Formule fisiche essenziali per termodinamica e fluidodinamica

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di paoletz00
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Esplora le formule fondamentali di termodinamica e fluidodinamica, comprendendo concetti chiave come la dilatazione termica, il calore specifico e la spinta di Archimede. Approfondisci le relazioni tra temperatura, pressione e lavoro nei sistemi fisici.

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Concetti Chiave

  • L'accelerazione nel moto armonico è inversamente proporzionale alla posizione, descritta dalla formula a=-w^2 x.
  • Il centro di massa è determinato dall'equazione m_1 d_1 = m_2 d_2, con d_1 e d_2 che sommano a d.
  • Le conversioni di temperatura tra Celsius, Fahrenheit e Kelvin sono espresse tramite specifiche formule, facilitando i calcoli termici.
  • La dilatazione termica dei volumi è calcolata con V_t=V_0 (1+kt), con k variabile a seconda del materiale, eccetto i gas.
  • Il calore necessario per cambiare stato di aggregazione è espresso dalla formula Q=mλ, dove λ è il calore latente.

Moto armonico e centro di massa

Accelerazione nel moto armonico: a=-w^2 x;

Centro di massa: m_1 d_1=m_2 d_2, in cui d_1+d_2=d;

1atm=760mmHg=1,01325bar=10^5 Pa;
Conversioni di temperature:

T_F=9/5 T_C+32;

T_K=T_C+273,15;

T_F=9/5 T_K-459,6;
Dilatazione termica (volumi, superfici e lunghezze):

V_t=V_0 (1+kt), dove V0 è il volume a 0°C e k dipende dal materiale, ad eccezione che per i gas per i quali vale sempre 1/273,15°C^(-1). La temperatura va espressa in Celsius;

Calore necessario a cambiare stato di aggregazione: Q=mλ;

Energia e pressione nei fluidi

Energia di un gas monoatomico: E=3/2 KT=3/2 R/N_A T

Pressione in un fluido: P=dgh(NB: la densità dell’acqua è 1kg al dm3);
Spinta di Archimede in condizioni di equilibrio idrostatico: d_f V_f=d_c V_c, dove df e dc sono la densità del fluido e del corpo, Vf è il volume del liquido spostato (quindi il volume di solido immerso) e Vc è il volume totale del corpo;

Acqua che zampilla da un recipiente:

v=√2gh;

Portata di un condotto:

Q=Sv=costante;

P/dg+h+v^2/2g=costante;

Calore e capacità termica

Caloria: 1cal=4,186J;

Capacità: C=Q/ΔT;

Calore specifico: c=Q/mΔT

Altre formule utili sul calore:

C=cm;

Q=mcΔT;

m_1 c_1 T_1+m_2 c_2 T_2=m_1 c_1 T_eq+m_2 c_2 T_eq;

Q=ΔU+L;
Isobara: L=PΔV;

Isoterma: ΔU=0 e Q=L ;

Isocora: L=0 perché non vi è variazione di volume e ΔU=Q;

Adiabatica: lavoro, calore e energia interna sono nulli;

Rendimento: n=L_prodotto/Q_assorbito =1-Q_assorbito da sorgente fredda/Q_ceduto da sorgente calda =1-T_sorgente fredda/T_sorgente calda , la temperatura va espressa in Kelvin;

Domande da interrogazione

  1. Qual è la relazione tra accelerazione e posizione nel moto armonico?

    2. Nel moto armonico, l'accelerazione è proporzionale e opposta alla posizione, espressa dalla formula a = -w²x, dove w è la pulsazione e x è la posizione.

  2. Come si calcola il centro di massa di un sistema di due masse?

    3. Il centro di massa si calcola utilizzando la formula m₁d₁ = m₂d₂, dove d₁ e d₂ sono le distanze delle masse m₁ e m₂ dal punto di riferimento, e d₁ + d₂ = d, la distanza totale.

  3. Qual è la formula per la dilatazione termica di un volume?

    4. La dilatazione termica di un volume è descritta dalla formula V_t = V₀(1 + kt), dove V₀ è il volume a 0°C e k è un coefficiente che dipende dal materiale, con l'eccezione dei gas per i quali k è sempre 1/273,15°C^(-1).

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