Schemi Fisica tecnica

Fondamenti di termodinamica

Sistema termodinamico

Sistema termodinamico: è tutto ciò che è contenuto entro una superficie chiusa e immerso nello spazio fisico.

• Aperto: scambia energia e materia.
• Chiuso: scambia solo energia.
• Isolato: non scambia né energia né materia.
• Semplice: dove al suo interno non esistono partizioni.
• Composto: al suo interno esistono partizioni.
• Impermeabile: parete che permette solo scambi di energia.
• Semipermeabile: scambio di energia e di qualche composto chimico.

1° principio T.D.

1° principio T.D.

DU + DE_c + DE_p = W + Q lungo tratti infinitesimi: dU + dE_c + dE_p = SW + SQ.

1° postulato

1° postulato: per un sistema semplice esistono infiniti stati, caratterizzati completamente dai valori di (U, V, N_i), stati d'equilibrio termodinamico.

L'operatore sostituisce infiniti stati di eq. ma 1 solo è quello di equilibrio.

2° postulato

2° postulato: esiste una grandezza detta entropia S, definita per ogni sistema; in un sistema chiuso in equilibrio corrispondente al massimo valore dell'entropia.

Lo stato stesso del sistema è unicamente definito dai valori (U, V, N_i), detta Relazione Fondamentale.

3° postulato

3° postulato: l'entropia è una grandezza che gode delle proprietà additive della funzione S=S(U,V,N_i) ed è continua e differenziabile in tutte le variabili ed è monotona crescente con U.

S_tot = ∑_i S_i (U_i, V_i, N_i)

Fondamenti di termodinamica

Sistema termodinamico

Sistema termodinamico: è tutto ciò che è contenuto entro una superficie chiusa e immersa nello spazio.

• Aperto: scambia energia e materia.
• Chiuso: scambia solo energia.
• Isolato: non scambia né energia né materia.
• Semplice: dove al suo interno non esistono pareti.
• Composto: al suo interno esistono pareti.
• Impermeabile: parete che permette solo scambi di energia.
• Semipermeabile: scambio di energia di qualche composto chimico.

1° principio T.D.

ΔU + ΔE_c + ΔE_p = W + Q.

1° postulato

1° postulato: per un sistema semplice esistono infiniti caratterizzati completamente dai valori (U, V, N₁, ..., N_N) detta equilibrio termodinamico.

L'1° postulato: il solo stato del sistema è univocamente definito dai valori (U, V, N₁, ..., N_N) è detto Relazione Fondamentale.

2° postulato

2° postulato: esiste una grandezza detta entropia S definita per ogni stato di un sistema.

3° postulato

3° postulato: l'entropia è una grandezza che gode della proprietà additiva, la funzione S = S(U, V, N,...).

S_tot = Σ_i S_i (U_i, V_i, N_i,...)

Sistema semplice isolato

Un sistema semplice isolato ha U costante.

Per un sistema isolato sottoposto ad un processo A ➡ B vale che:

S_B ≥ S_A

S_B = S_A ➡ Processo reversibile

S_B > S_A ➡ Processo irreversibile

Grandezze estensive e intensive

Grandezze estensive: dipendono dalla quantità.

Λ = grandezza

Specifica molare: λ = Λ / N_T ➡ N_T = n° moli tot.

Specifica massica: λ = Λ / M_T ➡ M_T = massa tot.

Grandezze intensive: si ottengono derivando S rispetto ad una variabile.

(∂S / ∂U)_V,N = 1 / T

(∂S / ∂V)_U,N = π / T

(∂S / ∂N)_U,V = μ_B / T

μ_B = potenziale chimico

Trasformazioni termodinamiche

Processo che porta un sistema da uno stato A ad uno stato B.

Trasformazioni quasi-statiche: processo che evolve attraverso stadi di equilibrio.

Deposì, q = lavoro.

Deposì, q ≠ calore.

Sistema che evolve q-staticamente ed è in grado di scambiare solo lavoro.

Sistema che evolve q-staticamente ed è in grado di scambiare con l'ambiente solo calore.

Lavoro lungo trasformazioni q-s

Lavoro lungo trasformazioni q-s.

δW = dF . dL = P . d═m . dL

P = pressione

dL = area in infinitesima

W = ∫P d═m dL = ∫PdV = P(V₂ - V₃)

δW = -P_ext dV ➡ vale per tutti i sistemi semplici.

δW = -P dV ➡ vale solo per sistemi semplici, q-s.

Calore lungo una trasformazione q-s

Calore lungo una trasformazione q-s.

Relazione di Gibbs

Relazione di Gibbs

S(U,V,N) è monodroma m V e _m ⁰ e irreversibile.

U = U(S,V,N) relazione fondamentale in forma energetica.

dU= (∂U/∂S) dS + (∂U/∂V) dV + ∑ (∂U/∂n_i) dn_i

= T dS-P dV + ∑ μ_i dn_i relazione di Gibbs.

Per un sistema semplice, e