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Fisica medica - termodinamica

Appunti di Fisica medica su: trasformazioni termodinamiche e primo principio della termodinamica, concetto di trasformazioni termodinamiche, formule empiriche ed esempi pratici, trasformazioni reversibili e irreversibili, trasformazioni isocore.

  • Esame di Fisica Medica docente Prof. V. Capozzi
  • Università: Foggia - Unifg
  • CdL: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia (a ciclo unico - 6 anni)
  • SSD:
I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher kalamaj di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Fisica Medica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Foggia - Unifg o del prof Capozzi Vito.
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  • 08-01-2013
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Fisica medica - termodinamica
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TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE & PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
Trasformazioni termodinamiche e Primo principio della termodinamica
1
Trasformazioni termodinamiche Ø  Consideriamo un gas contenuto in un cilindro le cui pareti siano isolate termicamente. La base del cilindro sia a contatto con una sorgente di calore a temperatura T. A h
F Q
Parete conduttrice Termostato a temperatura regolabile
In queste condizioni il sistema trovasi in uno stato termodinamico caratterizzato da una Pi , Vi , Ti , e dallo stato del gas (es. liquido, vapore etc.) Ø  Ora supponiamo di aumentare la T del termostato di ΔT, in modo che una certa Q venga ceduta al gas.
Trasformazioni termodinamiche e Primo principio della termodinamica
2
Ø  Si osserva che la P aumenta e non appena Pint > Pext il pistone si solleva di un tratto h e quindi V aumenta, come pure la T, fino ad avere un nuovo stato termodinamamico con i parametri Pf , Vf , Tf Si dice che il gas ha subito una trasformazione termodinamica passando dallo stato iniziale i → (Pi , Vi , Ti) allo stato finale f → (Pf , Vf , Tf ). Ø  Se le variazioni di P, V, e T avvengono lentamente, in modo che istante per istante la T sia la stessa in tutto il gas, (cioè tale che il gas sia in equilibrio termico), allora il gas ha un ben definito valore di P, V, T, in ogni stadio intermedio del processo. Tali processi si chiamano “quasi - statici o reversibili” Trasformazioni termodinamiche e Primo principio della termodinamica
3
Ø L’importanza di queste trasformaz. TD è quella di poter essere rappresentate da curve continue nel piano P-V. P Pi
i
A Trasformazione reversibile o quasi statica
Pf
f
Vi
Vf
ds
F P,V,T
V
Parete conduttrice Termostato a temperatura regolabile
Trasformazioni termodinamiche e Primo principio della termodinamica
4
Ø  Il pistone sollevandosi compie un lavoro verso l’esterno. Calcoliamo il lavoro per questo tipo di processo dL = F ⋅ d s = PAds = PdV ⇒ f
Vf
L = ∫ dL = ∫ PdV i Vi Ø  In generale, la P non resta costante durante la trasformazione ⇒ Vf Ø  L’integrale ∫ PdV può P Vi i essere valutato graficamente: Pi L = area sotto la curva tra Vi e Vf PdV A Pf f ds
F Q
P,V,T
T + ΔT
Parete conduttrice
Vi dV
Vf
V
Termostato a temperatura regolabile Trasformazioni termodinamiche e Primo principio della termodinamica
5
Trasformazioni reversibili e irreversibili P f T1 P1 V 1 Tf = Ti T = costante
Ti = Tf
i
Tf = costante = Ti
V Ø  In una trasformazione reversibile, durante tutta la trasformaz. il sistema passa attraverso stati di equilibrio in cui P, V, T sono definiti. Ø  Una trasformazione è reversibile quando per mezzo di una variazione infinitesima dei parametri dell’ambiente esterno, essa può essere ripercorsa in senso inverso. Trasformazioni termodinamiche e Primo principio della termodinamica
6
P f
In una trasformazione irreversibile il gas è in regime turbolento; la P, V e T non sono ben definite tra lo stato i e f e la trasformazione non può essere ra
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