Le leggi della Natura
 

Riscaldamento gas ideale in una bombola

Mauro Ziliani 21 Ott 2015 00:18
Buongiorno a tutti.
Vorrei sottoporvi questo mio dubbio.

Studiando i gas ideali in termodinamica classica si usa la formula nota

pV = nRT

In tutte le trattazioni con cui mi sono scontrato ho sempre visto le
trasformazioni agendo sulle variabili di stato p V e T ma mai su n.

La mia domanda è.
Ho una bombola che carico con un gas ideale alla pressione p_carica, con una
portata massima m.

Cosa succede alle variabili di stato p e T al variare di n?
Essendo una bombola considero V costante.
In più posso considerare trasformazioni quasi-adiabatiche.

Saluti a tutti.

Mauro
Tommaso Russo, Trieste 21 Ott 2015 01:54
Il 21/10/2015 00:18, Mauro Ziliani ha scritto:

> Ho una bombola che carico con un gas ideale alla pressione p_carica,
> con una portata massima m.
>
> Cosa succede alle variabili di stato p e T al variare di n? Essendo
> una bombola considero V costante. In più posso considerare
> trasformazioni quasi-adiabatiche.


Suppongo che tu carichi la tua bombola da una bombolona, alla pressione
p_carica e a temperatura T_amb, molto piu' grande della tua, in modo da
poter trascurare la SUA diminuzione di pressione; e che la portata m
sia determinata da un rubinetto fra le due.

In questo caso hai una espansione adiabatica senza lavoro, durante la
quale T non varia. Quindi p (nella tua bombola) e' proporzionale a n,
dove con n si intenda il numero di moli di gas "gia' entrato" nella
bombola piccola. Il numero di moli finali puoi calcolarlo dalla

p_carica V = n_finali R T_amb.

Se invece usi una pompa che comprime l'aria prelevata a pressione
atmosferica, devi tener conto del fatto che nella compressione l'aria si
riscalda (mai pompate le gomme di una bicicletta?), per cui la T da
considerare (dell'aria in entrata) e' superiore a T_amb (ma per
calcolarla servono altri dati).


--
TRu-TS
buon vento e cieli sereni
Elio Fabri 21 Ott 2015 21:39
Giorgio Bibbiani ha scritto:
> Se n diminuisce (si fa uscire del gas dalla bombola), ipotizzando che
> l'espansione avvenga nel vuoto, ovvero che la pressione ambiente sia
> trascurabile, allora T rimane invariata
Bisogna fare un po' attenzione con l'espansione nel vuoto...
Se davvero fai uscire il gas da un foro in uno spazio vuoto, non credo
proprio che la temperatura dentro la bombola resti costante.
Infatti il gas uscito ha acquistato en. cinetica: a spese di chi?

L'affermazione "T resta costante" a mio parere va intesa così:
l'espansione avviene in un volume chiuso molto grande.
A un certo momento ci chiude il foro, e il gas nelle due parti resta
in uno stato lontano dall'equilibrio, spec. per quello che è uscito.
Si attende che si raggiunga l'equilibrio, anche della temperatura fra
le due parti (non delle pressioni) e si avrà che la T finale coincide
cn quella iniziale, visto che l'en. interna non è cambiata.

Ho come l'impressione che se ne sia già discusso...


--
Elio Fabri
Mauro Ziliani 26 Ott 2015 14:21
Buongiorno a tutti.
Il mio post è stato inviato per capire come posso modellare un sistema di
carica di una bombola con metano compresso.
La mia intenzione è fornire un modello per prevedere lo stato del gas in
bombola durante la fase di riempimento per stime sulla sicurezza e altro.

Il sistema di riempimento è un compressore che inietta gas a 300 bar alla
temperatura variabile dentro una bombola di volume incognito.

Le portate in gioco sono dai 10 g/s ai 250 g/s.

Il gas è una miscela di metano etano e propano dove il metano la fa da padrone
(96%)

Mauro

Il giorno venerdì 23 ottobre 2015 16:10:08 UTC+2, Giorgio Bibbiani ha scritto:
> Elio Fabri ha scritto:
>> Ho come l'impressione che se ne sia già discusso...
>
> Gia':
>
> https://groups.google.com/d/msg/it.scienza.fisica/gtuAkT760M4/zmqQ1KE04d0J
>
> il bello ;-) e' che anch'io in quella discussione avevo sostenuto
> la tua giusta tesi!
>
> In effetti nel mio intervento in questo thread avevo replicato di fretta
> (non e' una scusante, solo una spiegazione, e chiedo venia anche
> per le notazioni non completamente esplicitate), considerando un
> problema idealizzato (trasformazioni reversibili oppure espansione
> alla Joule "lenta"), avrei dovuto meditarci di piu'...
> Vedo anche che Tommaso ha colto meglio il nocciolo del problema
> (che adesso risulta derivare da un processo reale, la carica di una
> bombola di gas tramite un altro serbatoio, e si capisce anche il
> significato della "portata massima"), che io avevo inteso invece
> come il solito esercizio idealizzato di termodinamica, applicando
> scorrettamente meccanismi risolutivi standard.
>
> Ciao
> --
> Giorgio Bibbiani

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