Appunti di Fisica Tecnica Industriale

Appunti di fisica tecnica industriale

Termodinamica

Definizione (Sistema): una porzione di spazio delimitata da una superficie (reale o immaginaria) detta confine.

• Il confine può essere: Impermeabile al passaggio della materia (in questo caso il sistema viene detto chiuso);
• Permeabile (Sistema aperto).

Tratteremo per lo più di sistemi chiusi, all'interno dei quali non avvengono reazioni chimiche e/o forze esterne se non quelle di gravità.

Contorno del sistema

Lo spazio di 3 l'interno ed il fuori del confine del sistema.

Interazioni tra sistema e contorno

• Scambio di massa
• Flussi di energia:
  • Flussi di lavoro
  • Flussi di calore

Definizione Lavoro: Il lavoro di una forza è definito come prodotto scalare di forza per spostamento del punto di applicazione.

Definizione flusso di calore: è quel flusso di energia che non è flusso di lavoro.

Tipologie di sistemi

• Sistema isolato: non scambia né calore né lavoro.
• Sistema meccanicamente isolato: non scambia lavoro.
• Sistema termicamente isolato: non scambia calore.

Definizione Proprietà: una qualunque grandezza osservabile e misurabile del sistema. L'insieme delle proprietà rappresenta lo stato del sistema in qualsiasi momento. Queste proprietà si chiamano proprietà di stato.

Definizione trasformazione: un qualunque cambiamento di stato di un sistema da uno stato iniziale a uno stato finale.

Trasformazioni particolari

Trasformazione adiabatica: una trasformazione durante la quale il sistema non interagisce col contesto tramite scambi di lavoro.

Stati del sistema

• Stato stazionario: è lo stato nel quale ogni punto del sistema, il valore di ogni proprietà rimane costante nel tempo.
• Stato di equilibrio termodinamico: è lo stato nel quale si porta il sistema se isolato e si attende un tempo sufficientemente lungo.

Proprietà di stato

• Estensive: sono quelle proprietà il cui valore dipende dall'estensione del sistema.
• Intensive: sono quelle proprietà il cui valore non dipende dall'estensione del sistema.

Esempi:

• Massa - Proprietà estensive
• Volume - Estensive
• Temperatura - Intensive
• Pressione - Intensive
• Portata di materia - Intensive

Per le proprietà estensive si introducono le proprietà specifiche (caratteristica di T/P estensive). Esempio: Densità ρ = m / V.

Equilibrio termodinamico

Per caratteri elettrici sono:

• Equilibrio meccanico: nel sistema non ci sono forze di massa → (campioni uniformi).
• Equilibrio termico: nel sistema non ci sono flussi di calore → (il calore interno e la temperatura è uniforme).

Componenti e fasi

Definizione: Componente: ogni specie chimica presente nel sistema.

Definizione: Fase: modalità di aggregazione della materia; stato, liquido e gassoso.

Quando in un sistema è presente un solo componente, il sistema si dice (corrispondono in equivalenti chimicamente). Se in un sistema è presente una sola fase, il sistema si dice fisicamente omogeneo.