Appunti Fisica tecnica

Fisica tecnica: domande esame

(1) Esperimento pvT

Allo scopo di esaminare il comportamento di una sostanza pura si descrivono alcuni semplici esperimenti. Le proprietà p, v e T sono direttamente misurabili, e v e T sono sempre indipendenti tra loro.

Comportamento pvT - solido

Si consideri una massa solida contenuta in un sistema cilindro-pistone e si supponga di riscaldare la sostanza isobaricamente con una trasformazione reversibile: il calore ceduto al sistema è pari all'incremento di entalpia, il che si manifesta con un aumento della temperatura e del volume.

Comportamento pvT - fusione

Somministrando ancora calore ha inizio il processo di fusione, ossia si manifesta la fase liquida e la temperatura resta costante. Sebbene p e T siano uniformi all'interno del sistema bifasico, le proprietà specifiche come la densità, presentano una discontinuità passando da una fase all'altra.

Comportamento pvT - liquido

Un'ulteriore somministrazione di calore comporta la totale fase liquida e il calore fornito al sistema per il passaggio di fase è una misura dell'entalpia di fusione.

Comportamento pvT - vaporizzazione

Riscaldando ancora si ha un aumento della temperatura e del volume specifico fino a che non compare la fase aeriforme, e ha inizio la vaporizzazione.

Comportamento pvT - aeriforme

Quando la sostanza è tutta aeriforme il suo volume è notevolmente maggiore di quello della fase liquida.

Ripetendo l'esperimento a diversi valori di pressione si osserva che i passaggi di fase avvengono a temperature differenti. Tenendo costante uno alla volta p, v e T si ottiene un grafico tridimensionale.

(2) Proprietà dei vapori

Allo stato aeriforme le sostanze si presentano prive di una ben definita struttura molecolare, le molecole sono lontane, le forze intermolecolari sono deboli e le molecole, nel loro moto casuale danno luogo a urti tra esse e con le superfici del contenitore che le contiene.

Il vapore si può presentare come:

• Vapore saturo, caratterizzato dall'esistenza di una miscela liquido-aeriforme (stato bifasico). Individuato all'interno della curva limite nella superficie caratteristica.
• Vapore surriscaldato, completamente aeriforme. Individuato a destra della curva limite superiore nella superficie di controllo per temperature inferiori a quella critica.

I vapori, a differenza dei gas, possono essere liquefatti per sola compressione.

In presenza di vapore non è possibile ricavare le proprietà mediante l'uso di un'equazione di stato, infatti bisogna partire dalle proprietà che sono direttamente misurabili per poi calcolare tutte le altre.

Le proprietà più facilmente misurabili sono volume e massa.

Il volume V è pari a:

V = V_l + V_vss = m_lv_l + m_vssv_vss

Il volume specifico v è dato dal rapporto:

v = V/m = (m_l/m) v_l + (m_vss/m) v_vss

Fisica tecnica: domande esame

(1) Esperimento pvT

Allo scopo di esaminare il comportamento di una sostanza pura si descrivono alcuni semplici esperimenti. Le proprietà p, v e T sono direttamente misurabili, e v e T sono sempre indipendenti tra loro.

Comportamento pvT - solido

Si consideri una massa solida contenuta in un sistema cilindro-pistone e si supponga di riscaldare la sostanza isobaricamente con una trasformazione reversibile: il calore ceduto al sistema è pari all'incremento di entalpia, il che si manifesta con un aumento della temperatura e del volume.

Comportamento pvT - fusione

Somministrando ancora calore ha inizio il processo di fusione, ossia si manifesta la fase liquida e la temperatura resta costante. Sebbene p e T siano uniformi all'interno del sistema bifasico, le proprietà specifiche come la densità, presentano una discontinuità passando da una fase all'altra.

Comportamento pvT - liquido

Un'ulteriore somministrazione di calore comporta la totale fase liquida e il calore fornito al sistema per il passaggio di fase è una misura dell'entalpia di fusione.

Comportamento pvT - vaporizzazione

Riscaldando ancora si ha un aumento della temperatura e del volume specifico fino a che non compare la fase aeriforme, e ha inizio la vaporizzazione.

Comportamento pvT - aeriforme

Quando la sostanza è tutta aeriforme il suo volume è notevolmente maggiore di quello della fase liquida.

Ripetendo l'esperimento a diversi valori di pressione si osserva che i passaggi di fase avvengono a temperature differenti. Tenendo costante uno alla volta p, v e T si ottiene un grafico tridimensionale.

(2) Proprietà dei vapori

Allo stato aeriforme le sostanze si presentano prive di una ben definita struttura molecolare, le molecole sono lontane, le forze intermolecolari