Fisica Sperimentale - Termodinamica(Teoria+Esercizi)

Sistema termodinamico

Ambiente

Sistema + ambiente = universo termodinamico

• Sistema aperto
• Sistema chiuso
• Sistema isolato

Variabili termodinamiche

Intensive (tipo locale, non sono additive): p, T.

Estensive (tipo globale, sono additive): V = n° di molecole N.

Un sistema è in equilibrio termodinamico se a parità di condizioni esterne le variabili termodinamiche che lo caratterizzano rimangono costanti nel tempo.

Equilibrio termico tra due sistemi termodinamici

Parte diaterma (consente lo scambio di E).

Principio 0 della termodinamica.

A e C sono in equilibrio termico.

B e C sono in equilibrio termico.

Anche A e B sono in equilibrio termico.

Termometro a gas perfetto

V costante.

T = \(\frac{p}{p_3}\) 273,16.

Si assume che al punto triplo dell’acqua corrisponda una T termodinamica.

T₃ = 273,16 K (kelvin).

NB: T(°C) = T(K) - 273,16.

Sistema termodinamico

Ambiente

Sistema + ambiente = universo termodinamico

• Sistema aperto
• Sistema chiuso
• Sistema isolato

Varianti termodinamiche

Intensive (tipo locale, non sono additive): P, T.

Estensive (tipo globale, sono additive): V e n° di molecole N.

Un sistema è in equilibrio termodinamico se a parità di condizioni esterne le varianti termodinamiche che lo caratterizzano rimangono costanti nel tempo.

Equilibrio termico tra due sistemi termodinamici

Parte diaterma (consente lo scambio di E).

Principio 0 della termodinamica.

A e C sono in equilibrio termico.

B e C sono in equilibrio termico.

Anche A e B sono in equilibrio termico.

Termometro a gas perfetto

V costante.

T = _P/_P3 273,16.

Si assume che al punto triplo dell'acqua corrisponda una T termodinamica.

T₃ = 273,16 K (kelvin).

NB: T(^°C) = T(K) - 273,16.

Reversibilità delle trasformazioni termodinamiche

Sistema termodinamico.

L'ambiente viene alterato.

Se a seguito del ripristino delle condizioni iniziali del sistema termodinamico anche l'ambiente circostante ritorna nello stato di partenza la trasformazione è reversibile, altrimenti è irreversibile.

* In presenza di attriti sono sempre irreversibili *

• Trasformazione isocora se V = costante
• Trasformazione isobara se P = costante
• Trasformazione isotermica se T = costante
• Trasformazione adiabatica se non c'è scambio di calore con l'ambiente

Piano di Clapeyron

ρ V T N

• Legge di Boyle a _T, _N costanti: p ∝ ¹⁄_V → pV = costante
• Legge di Charles a _p, _N costanti: V ∝ T
• Legge di Gay-Lussac a _V, _N costanti: p ∝ T
• Legge di Avogadro: p ↔ T, p ↔ T, gas diversi a parità di V contengono lo stesso N

→ pV = N_Bk_BT (eq. di stato dei gas perfetti).

1 mole di molecole = N_A molecole.

n. di Avogadro N_A = 6.022 × 10²³.

N = μ · N_A.

n° di moli.

→ pV = μN_Ak_BT.

→ pV = μRT.

^pV⁄₃ = ²⁄₃k_Tσ = ²⁄₃NK_{singola molecola}.

pV = Nk_BT → Nk_BT = ²⁄₃NK_{singola molecola}.

K_{singola molecola} = ³⁄₂k_BT.

Equazione di Van der Waals

(p + a^n²⁄_V²)(V - nb) = μRT.

Lavoro termodinamico

Per il teorema dell'energia cinetica.

L_A→B = ΔK = 0.

A→B: Termodinamica + espansione.

∮_C F · dr = 0.

∮_C dx = -∫ F(c) dr = - (∫ F(c) dr) - ∫F(c)dr = P_eA dh = dV.

∮ dx = PdV.

_Vi∫^Vf P_e dV.

Se P_e = costante.

_Vi∫^Vf P_e dV = P_e (V_f - V_i).

→ Per trasformazioni quasi stazionarie.

P = P_e → _Vi∫^Vf P dV.

l > 0 se ciclo percorso in senso orario.

I lezione