Un contenitore con pareti adiabatiche è diviso in due parti A e B (VA = 22.4 litri e VB = 50 litri) separate da una parete fissa conduttrice. Nella parte A è contenuto un gas ideale biatomico a temperatura TA = 273 K e pressione pA = 6 atm mentre nella parte B è contenuto un gas ideale biatomico a temperatura TB = 548 K e pressione pB = 3.6 atm.
Calcolare:

• La temperatura Te finale del gas all’equilibrio termico;
•  Le pressioni p’A e p’B all’equilibrio termico;
• La variazione DS di entropia di tutto il gas contenuto nel recipiente durante la trasformazione.

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La prova si esegue in maniera analoga alla prova Brinell. Il penetratore è in questo caso costituito da una piramide di diamante retta a base quadrata con angolo al vertice di 136°, come illustrato in figura. Il valore di durezza Vickers si definisce come rapporto tra carico impiegato e superficie dell’impronta generata e va espresso, secondo le norme, in kg/mm2. Dalla definizione discendono direttamente le seguenti relazioni:

HV = 1.854 F / (d)^2 se F è espressa in kg e d in mm
HV = 0.189 F / (d)^2 se F è espressa in Newton e d in mm

in cui d è il valore medio delle due diagonali dell’impronta. Nel caso di prove di durezza i carichi si possono scegliere con un massimo di 100 kg; nel caso di prove di microdurezza, i carichi devono essere compresi tra 2.5 e 50 grammi. Come nel caso della prova Brinell, esiste una distanza minima (Dmin) che deve essere garantita fra le impronte e con i bordi; al di sotto di tale distanza non è corretto eseguire una nuova impronta. Il valore di tale distanza è messo in relazione con il valore della diagonale media d dell’impronta; la relazione assume la forma: Dmin > k d con K dipendente dalle norme vigenti.

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L’esperimento si basa sul principio di conservazione dell’energia: i rocchetti hanno la stessa massa e partono fermi dalla stessa altezza, quindi possiedono la stessa energia potenziale, mentre l’energia cinetica è nulla; quando si muovono lungo le guide, l’energia potenziale si trasforma in energia cinetica, in modo che “istante per istante” la somma dell’energia cinetica e di quella potenziale si conservi uguale al valore iniziale a meno di dissipazioni. Queste avvengono a causa dell’attrito presente sia con l’aria che con le guide, ma anche per gli urti tra le singole palline nel caso del rocchetto in cui queste sono libere di muoversi. Per questo motivo si ferma prima dell’altro.
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Si definiscono diverse scale, tra queste, la B e la C, che sono le più utilizzate, a seconda che il penetratore sia una sfera di acciaio temprato e levigato (prova B, 100 kg) di diametro 1/16 di pollice, o sia un cono di diamante con punta arrotondata ed angolo al vertice di 120° (prova C, 150 kg). La prova si esegue applicando un precarico iniziale; a questo punto si azzera l’indicatore di profondità e si applica un carico aggiuntivo che viene rimosso dopo 30 secondi. La durezza Rockwell, che viene direttamente letta su un display, è funzione dell’aumento residuo della profondità di penetrazione sotto il precarico dopo l’eliminazione del carico aggiuntivo. Tale spostamento, essendo molto piccolo e dovendo essere misurato con la precisione del micron, viene amplificato (moltiplicato) mediante uno strumento detto “minimetro a leva” di Hirt. Le fasi della prova sono illustrate nella figura.

Un provino di forma e dimensioni standardizzate è sottoposto ad un allungamento
crescente fino alla rottura. Durante la prova si misurano e registrano, istante per istante, la forza applicata e l’allungamento subito dal provino fino ad arrivare alla rottura dello stesso. Sia la forza che l’allungamento assumono valori dipendenti dalla specifica geometria e dimensione del provino; per definire le caratteristiche del materiale, e non del provino, occorre trasformare la forza in tensione (sforzo) e l’allungamento in deformazione. La lunghezza del tratto utile del provino, secondo le norme UNI EN vigenti, è pari a: Continua a leggere »