Gratis · 3ª superiore · 50 minuti · 15 quesiti · nessuna penalità

Verifica di fisica simulata — 3ª: gas perfetti e termodinamica.

15 quesiti estratti a caso da una banca di 25, sul blocco di programma che il tuo professore sta chiudendo: ogni tentativo è una prova diversa. Nessuna penalità per le risposte sbagliate, quindi rispondi anche se non sei sicuro. Alla fine ricevi via email la risposta corretta di ogni quesito e i punti deboli per argomento — con un account li vedi subito qui in pagina. La soluzione passo passo si sblocca con la prima lezione.

ItalianoEnglishLe domande di questo simulatore sono in italiano, come nella prova vera.

Prova preparata da Gaetano Livornese · Ingegnere aerospaziale, Politecnico di Milano · tutor di matematica e fisica · aggiornata ottobre 2026

Programma coperto dalla prova

Leggi di Boyle e di Gay-Lussac, temperatura assoluta
Equazione di stato dei gas perfetti
Teoria cinetica: temperatura ed energia cinetica media
Energia interna di un gas perfetto monoatomico
Primo principio e convenzione sui segni di calore e lavoro
Trasformazioni isoterma, isobara, isocora e adiabatica
Macchine termiche e rendimento
Secondo principio, enunciati e ciclo di Carnot

Due esercizi svolti dalla prova

Quesito 1 · Gas perfetti e termodinamica (1º e 2º principio, Carnot) · Primo principio della termodinamica

Il primo principio della termodinamica si scrive

$Δ U = Q - L$

dove $Q$ è il calore assorbito dal gas e $L$ il lavoro compiuto dal gas.

Quale affermazione è corretta con questa convenzione?

ASe il gas si espande $L > 0$ , quindi a parità di calore assorbito l'energia interna cresce meno.risposta corretta
BSe il gas si espande $L < 0$ , perché il gas perde energia.
CSe $Q > 0$ il gas sta cedendo calore all'ambiente.
DIn una espansione $Δ U$ è sempre nulla.

Soluzione

Con questa convenzione (quella dei libri di liceo) i segni si leggono così:

$Q > 0$ : il gas assorbe calore; $Q < 0$ : lo cede.
$L > 0$ : è il gas a compiere lavoro, cioè si espande spingendo l'ambiente; $L < 0$ : è l'ambiente a comprimere il gas.

Espandendosi il gas «spende» energia: nel bilancio $Δ U = Q - L$ il lavoro positivo si sottrae, quindi a parità di calore assorbito l'energia interna aumenta meno (o addirittura diminuisce, se $L > Q$ ).

È esattamente ciò che accade nell'espansione adiabatica, dove $Q = 0$ e il gas si raffredda proprio perché compie lavoro a spese della propria energia interna.

Attenzione: alcuni testi universitari usano $Δ U = Q + L$ con $L$ lavoro fatto sul gas. Cambiano i segni, non la fisica: controlla sempre quale convenzione stai usando.

Quesito 2 · Gas perfetti e termodinamica (1º e 2º principio, Carnot) · Leggi dei gas e temperatura assoluta

Una bombola rigida contiene un gas a 20 °C alla pressione di 2,0 bar. La si scalda fino a 100 °C.

Quanto vale la pressione finale?

A10 bar
B1,6 bar
C2,5 barrisposta corretta
D2,0 bar: il volume non cambia, quindi la pressione resta la stessa.

Soluzione

La bombola è rigida, quindi la trasformazione è isocora: pressione e temperatura assoluta sono direttamente proporzionali.

$\frac{p _{1}}{T _{1}} = \frac{p _{2}}{T _{2}}$

Sul libro di testo italiano questa è la seconda legge di Gay-Lussac (la prima è l'isobara $V / T = cost$ ); in molti testi in inglese le stesse due leggi si chiamano invece legge di Gay-Lussac (isocora) e legge di Charles (isobara). Il nome cambia, la formula no: quello che conta è quale grandezza tieni costante.

In kelvin: $T_{1} = 293 K$ , $T_{2} = 373 K$ .

$p_{2} = 2, 0 \times \frac{373}{293} \approx 2, 5 bar$

Il valore $10 bar$ è quello che si ottiene usando i gradi Celsius ( $2, 0 \times 100/20$ ): un errore da cinque volte tanto, il più costoso di tutto il capitolo.

Nella simulazione online trovi altri 13 quesiti come questi; risposta corretta di ogni quesito via email.

Preferisci la carta? Scarica la prova in PDF (15 quesiti, 4 pagine · 85 KB, da stampare). Le soluzioni le ricevi via email dopo averla fatta online.

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Come è fatta la verifica di fisica su gas perfetti e termodinamica

Trasformazioni sul piano di Clapeyron da riconoscere e da calcolare, l’equazione di stato applicata due volte, il primo principio con il bilancio di calore e lavoro, il rendimento di una macchina termica e un confronto con il ciclo di Carnot.

L'errore che costa il voto

Lavorare in gradi Celsius: nelle leggi dei gas e nel rendimento serve il kelvin, e una temperatura in Celsius produce un risultato senza senso, spesso un rendimento maggiore di uno. Subito dopo vengono i segni di Q e L nel primo principio, invertiti a metà esercizio.

Come usare questa simulazione

Falla una prima volta a freddo, senza ripassare e con il timer acceso: serve a sapere da dove parti, non a fare bella figura. Guarda poi i punti deboli per argomento, ripassa solo quelli — di solito sono due o tre, non tutto il capitolo — e rifalla dopo qualche giorno. I 15 quesiti sono estratti da una banca di 25, quindi la seconda prova non è la stessa e il punteggio è confrontabile davvero.

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