Sistemi ed entropia

Fisica tecnica e ambientale

Capitolo 1: La termodinamica

La termodinamica è la scienza che studia l'energia e ha 3 principi fondamentali + il principio zero:

• I principio: principio della conservazione dell’energia
• II principio: permette di determinare la direzione del flusso di energia e la sua qualità. Il corpo più caldo cede energia al corpo più freddo;
• III principio:
• Il principio zero: afferma che due corpi in equilibrio termico con un terzo corpo, sono anche in equilibrio termico tra di loro.

Trasmissione di calore

C'è scambio di calore quando c'è differenza di temperatura tra due corpi.

Trasmissione di calore studia la potenza di energia termica che si trasmette nell'unità di tempo tra due sistemi che non sono in equilibrio termico.

Capitolo 2: Unità di misura

Sistemi e proprietà

Un sistema è la quantità di materia che si prende in considerazione. La massa al di fuori del sistema si chiama ambiente e la superficie immaginaria che separa il sistema dall'ambiente è detta contorno.

Sistema ambiente universo

I sistemi possono essere chiusi o aperti:

• Sistema chiuso: è chiamato anche massa di controllo ed è costituito da una quantità di materia e il suo contorno non permette il passaggio di materia. L'energia può attraversare il suo contorno sottoforma di calore o di lavoro. Se l'energia non passa allora si chiama sistema isolato.
• Sistema aperto: chiamato anche volume di controllo ed è una regione con un contorno che permette parzialmente il passaggio di materia. Il contorno di questo sistema è detto superficie di controllo.

Le proprietà dei sistemi sono: la pressione (p), la temperatura (T), il volume (V), la massa (m) la densità (ρ) e l'energia totale (E).

Le proprietà si dividono in intensive ed estensive:

• Le proprietà intensive sono quelle che non dipendono dalla dimensione del sistema per esempio la temperatura, la pressione e la densità.
• Le proprietà estensive sono quelle che dipendono dalle dimensioni del sistema per esempio la massa il volume e l'energia totale. Le proprietà estensive riferite all'unità di massa vengono chiamate proprietà specifiche.

La densità

La densità relativa è il rapporto tra la densità di una sostanza e la densità di una sostanza di riferimento a una temperatura specificata.

Lo stato e l’equilibrio

Se il sistema non è soggetto a nessun tipo di cambiamento allora le sue proprietà possono essere calcolate ovunque all'interno del sistema. L'insieme delle proprietà viene chiamato stato del sistema.

Un sistema è in equilibrio quando non c'è nessun cambiamento al suo interno. Esistono diversi tipi di equilibrio:

• Equilibrio termico: se la temperatura è la stessa in ogni punto del sistema
• Equilibrio meccanico: se la pressione è la stessa in ogni punto del sistema nel variare del tempo
• Equilibrio di fase: quando la massa di ciascuna fase raggiunge uno stato di equilibrio e permane
• Equilibrio chimico: se la sua composizione chimica non varia nel tempo e quindi se non ci sono reazioni chimiche.

Postulato di stato

Lo stato di un sistema semplice comprimibile è completamente determinato da due proprietà intensive indipendenti.

Un sistema è detto sistema semplice comprimibile se possono essere tra