I GAS PERFETTI

  1. Un pallone di forma sferica viene costruito con un materiale di massa 3 kg, di spessore trascurabile rispetto al raggio del pallone che misura 1.5 m. Il pallone è riempito di elio alla temperatura di 32 °C e galleggia in aria, senza salire nè scendere. La densità dell'aria circostante è 1.19 kg/m³. Calcola la pressione dell'elio.
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  1. La pressione del biossido di zolfo è 2.12·104 Pa. In un volume di 50 m³ sono contenute 421 moli di questo gas. Calcola la velocità quadratica media di traslazione delle molecole di zolfo.
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  1. Consideriamo 20 l di ammoniaca (NH3) a 5 °C ed a 760 mmHg. Determinare il volume a 30°C e a 800 mmHg.
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  1. La velocità quadratica media di una molecola di O2 a una data temperatura è 1550 m/s. Calcola la velocità quadratica media di H2O a questa temperatura.
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  1. Una gomma per bicicletta, avente raggio di 66 cm, ha una pressione relativa di 4.2 atm. Considerando la gomma un cilindro cavo con sezione trasversale di 28 cm², calcola il numero di molecole d'aria nella gomma quando essa ha una temperatura di 34 °C.
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  1. Un contenitore di forma sferica, con volume pari a 350 ml, contiene 0.075 moli di elio alla temperatura di 20°C. Qual'è la forza media esercitata sulle pareti del contenitore da ogni singola molecola ?
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  1. Una mole di gas ideale monoatomico ha una pressione iniziale di 210 kPa, un volume iniziale di 0.0012 m³, e una temperatura iniziale di 350 °K. Il gas subisce tre trasformazioni successive:
    • un'espansione isoterma, che lo porta a triplicare il suo volume;
    • una compressione isobara, tale da ripristinare il volume iniziale;
    • un riscaldamento isovolumico che porta la pressione al valore iniziale.
    Determina i valori di pressione e volume alla fine di ogni processo.
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  1. In un contenitore ci sono 8.06 g di idrogeno gassoso e 64 g di ossigeno gassoso alla temperatura di 125 °C e alla pressione di 1 atm. Nella miscela idrogeno-ossigeno si provoca una scintilla in modo da iniziare la reazione che porta alla formazione di acqua. La reazione consuma tutto l'idrogeno e l'ossigeno. Qual'è la pressione del vapor acqueo quando la temperatura torna a 125 °C ? R: 67.5 kPa
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  1. Una bomboletta di 515 cm³ contiene 0.46 g di gas ad una pressione di 1.5 atm e alla temperatura di 49 °C. Qual'è la massa molecolare del gas ?
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  1. In 10 s 200 proiettili si conficcano perpendicolarmente in una parete. Ciascun proiettile ha una massa di 5 g e velocità 1200 m/s. Supponendo che i proiettili si spargano in un area di 3 cm², calcola la pressione media che essi esercitano su questa porzione di parete. (R: 400 kPa)
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  1. Una pompa a diffusione d'olio permette di ottenere una pressione minima di 1.3 µPa. Considera 1 cm³ di gas a questa pressione e a 300 °K. Quante molecole di gas contiene ?
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  1. La molecola di metano, CH4, è composta da un atomo di carbonio e quattro atomi di idrogeno. Una bombola di metano ha un volume di 40 l e contiene 6 kg di gas a 20 °C. Calcola pressione a cui è sottosta la bombola.
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  1. Un recipiente sferico, di raggio 12 cm contiene 2 moli di gas a 293 °K. Qual'è la pressione all'interno del recipiente ?
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  1. Un tubo fluorescente di raggio 1 cm e lunghezza 20 cm è a una temperatura di 300 °K e contiene gas neon a una pressione di 1 atm. Di quanto aumenta la pressione quando il tubo è acceso e raggiunge 330 °K ?
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  1. Una mongolfiera è composta di un pallone riempito di aria, che vieneriscaldato mediante un bruciatore a gas a circa 130 °C, e da un cestello, ad esso agganciato, in grado di contenere i passeggieri e le bombole per il gas. Il volume del pallone è circa 2500 m³ e il volume del cestello è trascurabile. La mongolfiera si libra in volo orizzontale a pochi metri da una spiaggia in una mite giornata primaveriale (T= 25 °C, ρaria= 1.2 kg/m³). Calcola la massa delle parti solide (cestello, tessuto del pallone, passeggeri e bombole).
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  1. Calcolare la densità di una miscela di CH4 e N2 alla temperatura di 27°C e sapendo che le pressioni parziali di CH4 e N2 sono rispettivamente 0.08 atm e 0.1 atm (P.A. C= 12, P.A.N= 14, P.A.H= 1). (R: 0.166 kg/m³) .
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  1. Una miscela di CH4 e SO2 alla temperatura di 27 °C e 1 atm occupa un volume di 2 l. Dopo aver eliminato SO2, il CH4 residuo occupa a 18 °C e 1 atm un volume di 1.4 l . Calcolare le pressioni parziali dei due gas nella miscela. (R: 0.82 atm, 0.28 atm)
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  1. Un gas biatomico viene scaldato dalla temperatura di 300 K alla temperatura di 400 K e, di conseguenza, la velocità quadratica media delle sue molecole aumenta di 80 m/s. Riesci a determinare la massa delle molecole ?
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  1. Una bombola che si trova a temperatura ambiente (20° C) contiene una certa quantità di ossigeno. L'energia interna delle molecole di ossigeno vale 450 J. Quante moli di ossigeno contiene la bombola ?
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  1. A quale temperatura dovrebbe trovarsi l'ossigeno sulla Terra perchè la velocità quadratica media delle molecole sia uguale alla velocità di fuga ?
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