Apertura di un freezer (aspettando Senigallia)

[CoNVeRGe.]

Sempliciotto ma simpatico, da Senigallia 2001:

-Dimostrare che lo sportello del freezer non può essere a perfetta tenuta d'aria (quando chiuso, ovviamente).

Traccia:
-considerare la temperatura interna d'equilibrio e la pressione (iniziale) quella atmosferica .
-schematizzare il freezer come un parallelepipedo di larghezza, altezza e profondità , la cui faccia anteriore rappresenti lo sportello; i cardini e la maniglia di questo siano quindi in corrispondenza dei due spigoli verticali anteriori.
-si ipotizzi che durante un'apertura dello sportello metà della massa d'aria presente all'interno (freezer vuoto) venga ricambiata con aria esterna alla temperatura di .
(-trattare l'aria come gas perfetto)
-apritelo, chiudetelo, e traetene le adeguate considerazioni.

[Falco5x]

Vuoi forse dire che si forma una depressione tale per cui nemmeno Maciste riuscirebbe ad aprirlo se fosse a tenuta perfetta?

[CoNVeRGe.]

Uhm... quasi! Diciamo quanto basta da rendere il prodotto molto poco commerciabile.

In pratica chiedeva di calcolare la forza necessaria per aprirlo, non l'ho scritto perchè la traccia già ti dice praticamente tutto! E infatti in un primo tempo avevo riscritto qua meno punti-traccia, che però mi son reso conto di dover aggiungere perchè nessuno avrebbe capito quale fosse la richiesta del problema... nonostante questo nessuno ha risposto...

Dai, qualcuno posti il suo risultato (ovvero la forza necessaria a riaprire lo sportello) o, addirittura, la soluzione.
Scommetto che un errore vi ci può scappare..

[String]

Non mi è molto chiaro perchè si dovrebbe applicare una simile forza per aprire il freezer...cioè in pratica dopo che è il freezer è stato aperto e si è nuovamente ristabilito l'equilibrio, l'aria al suo interno è caratterizzata da valori di pressione e quantità di sostanza diversi da quelli iniziali...e quindi? Perchè ora il freezer si aprirebbe solo per un determinato valore della forza applicata?

[CoNVeRGe.]

Dentro al freezer si formerà un miscuglio d'aria a temperatura T maggiore di quella d'equilibrio del freezer e a pressione atmosferica p; con il raffreddamento diminuisce la pressione dell'aria interna che quindi eserciterà sullo sportello una forza p'A minore di quella esterna pA.
Esisterà quindi una forza risultante con verso rivolto dentro al freezer.

[String]

ok, capito, quindi la forza che richiede il freezer per essere aperto è pari a:

dove è uguale alla somma tra le moli di aria iniziale rimanenti pari a e le moli di aria entrate successivamente all'apertura del freezer pari a .

Poichè la pressione iniziale è uguale a quella atmosferica e pari a abbiamo:



Poichè la maniglia sta all'estremità della sportello e quindi ad una distanza doppia dai cardini rispetto al punto in cui la differenza di pressione esercita la forza, per poterlo aprire basterà applicare una forza pari alla metà di quella trovata.