Termodinamica applicata e trasmissione del calore

Politecnico di Torino

Termodinamica applicata e trasmissione del calore 06IHQLZ Teoria Barberis Pietro A.a. 2020/2021

Politecnico di Torino Termodinamica applicata e trasmissione del calore 06IHLQZ Teoria Barberis Pietro A.a. 2020/2021

Sistema semplice e variabili di stato

• Sistema semplice: quantità di materia definita e omogenea (bicchiere d'acqua)
• Sistema in condizioni di eq.: il sistema non cambia se non per interazioni esterne
• Variabili di stato: rappresentano lo stato macroscopico del sistema
• Intensive: non dipendono dalle dimensioni del sistema (densità)
• Estensive: (contengono info sulle dim. del sistema) (massa)

Sistema: scelgo la lunghezza estensiva x -> 2x intensiva y -> y x y estensive z = x/y (intensiva) -> l lempe -> lumemasse

Variabili per descrivere stato macroscopico del sistema? -> Postulato di stato

Lo stato è definito da 3 var. stato di cui almeno 1 estensiva u di un sist. semplice L, per conoscere le dim. del sistema

U1, U2, U3 variabili indipendenti

U=f(U1,U2,U3) V [eq di stato]

Es.

U1, U2 intensive m massa estensiva

u = f(U1,U2,m) -> definito da 2 variabili

1 è cost. -> Definite le dimensioni il sistema è descritto da 2 intensive (es. massa)

Se u è intensiva allora u = f(U1,U2) -> non dipende dalla massa

U w estensiva U = f(U1,U2,1 m)

X estensiva x - X/m intensiva

Es.

eEEs = m [gr. specifiche]

EVv = V/m volume per unità di massa

moli = 6.10²³

Nene = Es/m [gr. specifiche molari]

es PV = NRT_V  N m  m PV =_m  RT N = _m  mole PV =  _RT T = _R T       R      u R (*) cost. del gas

R = cost. universale dei gas perfetti

Trasformazioni

Def Trasformazione: processo per cui un sistema cambia il suo stato interagendo con sistemi esterni.

Def Trasf. quasi statica: se è una successione di stati equilibrio (molto lenta e sempre in uno stato di equilibrio).

Def Trasf. reversibile: trasf. quasi statica percorribile in entrambe le direzioni senza modifiche all'ambiente esterno e al sistema.

Def Trasfor. Chiuse o cicliche (Cicli) = trasf. in cui stato iniziale = finale.

Posso scambiare Lavoro e/o Calore per fare una trasformazione:

Tutto ciò che non è lavoro meccanico.

2 sistemi A e B sono in eq. termico se, con la possibilità di interagire tra loro, non scambiano calore.

Principio zero

Se A è in eq termico con B e B è in eq termico con C => A e C sono in eq. termico

A e  B  in  eq con C => A e B in eq tra loro

A descritto (a₁, a₂) B (b₁, b₂) C (c₁, c₂)

A≅C in eq f(A₁, B₂, C₁, C₂) = 0

B≅C " " f_BC(b₁, b₂, C₁, C₂) = 0

C₁=F_AC(O₁, O₂, C₂)

C₂=F_BC(b₁, b₂, C₁)

=> F_AC(A₁, O₂, C₁) = F_BC(b₁, b₂, C₁) perché in eq. A, B, C

A≅B in eq f_AB(O₁, O₂, b₁, b₂) = 0

O_₂ dipendente da b₁, b₂

Φ(A₁, O₁, O₂) = Φ₀(b₁, b₂) = Φ(C₁, C₂)

L_f funz. di stato descritta dalle variabili di stato

A T = φ(O₁, O₂) (funzione di eq. termodinamico)

L_T temperatura

Temperatura e gas

Es.

Se fisso pressione "più mi pare caldo" più V è grande" " Volume " " " " " " ρ " "

T = f(p, V)

Celsius → fisso p ≃ 10⁵Pa

T_c = α + bV

T_c = 0°C in eq con ghiaccio che fonde

in eq non variano le variabili => non varia f

T_c = 100°C in eq acqua che bolle [P cost]

Associo ad ogni volume una T. [P cost]

Posso fissare il volume e associare la T alla Pressione [V→T] [P→T]

[P, V]→T ad ogni coppia

Gas

• A par volume più "è caldo" più P è alta Se sono in eq termico con altro sistema => pV=cost. Vm_m cost.

Vm_m moli

T=f (^PV⁄_N) T∞ PV=⁄N T∞ PV∞NT ∞ pV_mNT

gas in eq "punto triplo acqua" T=273,16 Kelvin

R∞ 8314,4     J⁄K mol

I principio TD

in ogni trasf. chiusa (ciclo) L+Q=0

Le Q sono positive se il sistema li riceve!

L=∮_p dL         Q=∮_p dQ        dL e dQ forme differenziali (non diff. esatto) ∀_p