Appunti completi di Fisica Tecnica

Parte 1 - Termodinamica

Sistema termodinamico

Sistema termodinamico → (Σ) porzione dello spazio delimitata del quale è natutor delimitato da un confine che lo separi da un contorno.

• Chiuso → non c'è scambio di massa.
• Aperto → c'è scambio di massa.
• Isolato → non scambio né di lavoro termicamente (adiabatico) né scambio di calore.
• Non isolato.
• Deformabile/indeformabile.

Termodinamica classica

Equazione termodinamica → dipando stato in cui si trova Σ e non della sua trasformazione.

• Intensiva non dipendono della Q di massa.
• Estensiva dipendono della Q di materia (volume).
• Specifiche = intensive dell'unità di massa.
• Molari: riferita ad una mole.

Ora chiamiamo il contorno ambiando.

Un Z è equilibrio termodinamico se si subisce contemporamente equilibrio chimico, termico, tillitico, è raggiunto l'afferno.

Possiamo sentora il suo diagrama pv esclusivo che ci saino equilibrio recensione.

Se 2 corpi sono in equilibrio termico con un 3° corpo → anche per loro è sono in equilibrio tra loro → principio zero della termod.

Le ceriorra sulle fasi dice quante variabili indipendenti ho bisogno per descrivere lo stato di un sistema in applicito termon. n° componenti: n° fasi + 2 = V = C=f+2.

Ma nella realtà servano anche il rapporno interocorrento tra le fasi.

Lo equilibio di stato. Lo stato di un sistema sempre comprimibile e compartoma determinato da 2 coor. term. intenso: independence.

Diagramma termodinamico

• Scarigoava le transformazioni con una linea che possa prestiveno stati d'equilibrio.

Parte 1 - Termodinamica

Sistema termodinamico

Sistema termodinamico (Σ) porzione dello spazio dell'universo del quale è naturale delimitato da un confine che lo separi da un contorno.

Esso può essere:

• Chiuso: non c'è scambio di massa.
• Aperto: c'è scambio di massa.
• Isolato: richieste e nessuno scambio di lavoro.
• Termicamente (adiabatico): no scambio di calore.
• Isotermo: temperatura unica.
• Non isotermo.
• Deformabile/indefinibile.

Termodinamica classica

Grandezza termodinamica dipendente dallo stato in cui si trova Σ e non dalla sua trasformazione.

Possono essere:

• Intensive: non dipendente dalla quantità di massa.
• Estensive: dipendono dalla quantità di materia (volume).
• Specifiche: riferite ad unità di massa.
• Molari: riferite ad una mole.

Ora chiamiamo il contorno ambiente.

U, Z è in equilibrio termodinamico se subisce contemporaneamente equilibrio chimico, termico, statico, equilibrio.

(Assumiamo esistente il suo diagramma p.V e occasioni che ci siano equilibrio simultaneo).

Se 2 corpi sono in equilibrio termico con un 3° corpo → anche i primi sono in equilibrio tra loro. Principio zero della termodinamica.

Le reazioni ossia fasi:

Di queste variabili indipendenti ho bisogno per descrivere lo stato di un sistema in equilibrio termodinamico:

n° fasi.

V = C + f + 2.

Ma nello specifico serve anche il rapporto stato composto tra le fasi.

Lo spezzato di stato:

Lo stato di un sistema sempre comprimibile e completamente determinato da 2 coor. term. intensive indipendenti.

Diagramma termodinamico

P ossia descrivere le trasformazioni con una linea che passa per i diversi stati di equilibrio.

Principio della termodinamica

L'energia non può né essere creata né distrutta, ma trasformata.

ΔE_{0, st} = 0.

Per bilancio questa variazione?

ΔE_st = ΔQ + ΔL → ΔE_{t, st} = ΔE_comb.

ΔE_st = ΔE_mecc + ΔE_elettr + ΔE_chim.

ΔE_st = ΔE_cinetica + ΔE_potenziale + ΔU.

ΔE_c = ΔE_p sono piccole e trascurabili in equilibrio in un sistema, specialmente se chiuso.

→ ΔE_{t, st} = ΔU = ΔQ + ΔL.

dU = δQ - δL.

dU = δQ - pδV.

dq = d_eff x eff. + δ;q_diss.

U = energia interna.

I principio per sistemi chiusi: dU = δQ - pδV.

Definizione

• Capacità termica: quantità di energia necessaria per variare la temperatura di un S di 1º.

C = dQ/dT [J/K].

• Calore specifico: quantità di calore che devo fornire per aumentare di 1º 1 kg di massa.

c = C/dM [J/kg x K].

dU = δQ + p.

Entalpia

H = U + pV.

• I principio: du = δQ - pδV = δQ - du differenziando: dH = du + pdV + Vdp = δQ.

dH = δQ + Vdp.

I principio in forma entalpica.

C_p = dQ/dT(c = const).

C_p = (∂Q/∂T) _P=const.

Se il fluido è incomprimibile → c_p ≅ c_v [^J⁄_kgW].

Il principio della termodinamica

Il lavoro può essere completamente trasformato in calore, ma non viceversa.

Macchina termica → dispositivo che converte parte del calore assorbito in lavoro facendo compiere al sistema una t₂ trasformazione ciclica.

T_C facendo un bilancio di energia: Q_S > Q_E.

Ci sono 2 enunciati del I principio:

Enunciato di Kelvin-Planck

È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di convertire completamente calore in lavoro.

Enunciato di Clausius

È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia far passare calore da un corpo freddo a uno più caldo senza spendere lavoro.

Coefficiente economico di una macchina termica.

ε = L_W ⁄ Q_E.

In questo fa ciò che si ottiene (L_W) e ciò che si spende (Q_E).

Nel caso di macchina a vapore: ε Attengo: ε alto (≥ 1) la riconversione è reversibile, cioè le configurazioni iniziali vengono ripristinate.

Processi reversibili: non esistono, esistono solo quelli IRRICON... la somma di 2 tipi:

Irreversibilità termica → a causa dell'attrito si dissipa lavoro e non si torna all'inizio, con le condizioni iniziali.

2° TEOREMA: il calore tende a propagersi da una sorgente calda a una fredda.

Per avere reversibilità bisogna:

• Permanere in equilibrio.
• La trasformazione avvenga lentamente.
• No effetti dissipativi.

Le macchine reversibili sono ideali — sono dette macchine di Carnot.

Ciclo e macchina di Carnot

Isoterma 1→2, reversibile: alla macchina viene fornito calore Q_s.

Adiabatica 2→3, reversibile: N_a energia scambiata.

Isoterma 3→4, reversibile: si cede Q_i all'esterno.

Adiabatica 4→1: N_on energia scambiata.

Lavoro di espansione: 1→2 e 2→3 = Q