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Titolo: Riscaldamento gas ideale in una bombola

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 č.
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 piů posso considerare trasformazioni quasi-adiabatiche.
 
Saluti a tutti.
 
Mauro

 In più posso considerare trasformazioni quasi-adiabatiche.
 
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 e p e'
direttamente proporzionale a n, ipotizzando invece che
l'espansione sia reversibile allora T e p diminuiscono in
accordo con la legge delle trasformazioni adiabatiche
reversibili del gas ideale (se T0 e' la temperatura iniziale del
gas, Vt e' il volume totale del gas e nt la quantita' totale di
gas si ha n / nt = V / Vt, data la legge T V^gamma = cost.,
si trova T / T0 = (V / Vt)^gamma = (n / nt)^gamma,
in modo simile si procede per calcolare p).
 
Se n aumenta (si immette del gas nella bombola), se la
trasformazione e' reversibile allora T e p aumentano in
accordo con la legge delle trasformazioni adiabatiche
reversibili del gas ideale.
 
Ciao
-- 
Giorgio Bibbiani
 
 

 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

 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

 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
 
 
 
 
 
 
 
 

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
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