Termodinamica e processi energetici

Termodinamica

È la scienza che studia l'energia, la materia e le leggi che governano le loro interazioni.

Un sistema termodinamico è un qualsiasi tipo di spazio contenente materia con contorno generico.

Il mondo esterno è tutto ciò che sta fuori dal sistema termodinamico.

Se ha massa infinita si chiama ambiente.

Se ha massa finita si chiama sistema accoppiato.

Sistema termodinamico

• Aperto: scambia sia materia sia energia con il mondo esterno.
• Chiuso: scambia solo energia con il mondo esterno.

Lo stato di equilibrio è il particolare stato cui perviene spontaneamente il sistema isolato.

Legge di Duhem

Nel caso di un sistema monocomponente il numero di parametri termodinamici intensivi o estensivi specifici indipendenti atti a descrivere completamente lo stato interno di equilibrio è due.

Regola di Gibbs

Stabilisce una relazione tra:

• C: numero di componenti.
• F: numero di fasi.
• V: numero di variabili intensive indipendenti.

V = C + 2 - F

Termodinamica

È la scienza che studia l'energia, la materia e le leggi che governano le loro interazioni.

Un sistema termodinamico è un qualsiasi tipo di spazio contenente materia con contorni generici.

Il mondo esterno è tutto ciò che sta fuori dal sistema termodinamico. Se ha massa infinita si chiama ambiente. Se ha massa finita si chiama sistema accoppiato.

Sistema termodinamico

• Aperto: scambia sia materia sia energia con il mondo esterno.
• Chiuso: scambia solo energia con il mondo esterno.

Lo stato di equilibrio è il particolare stato cui perviene spontaneamente il sistema isolato.

Legge di Duhem

Nel caso di un sistema monocomponente il numero di parametri termodinamici intensivi o estensivi specifici indipendenti atti a descrivere completamente lo stato interno di equilibrio è due.

Regola di Gibbs

Stabilisce una relazione tra:

• C: numero di componenti.
• F: numero di fasi.
• V: numero di variabili intensive indipendenti.

V = C + 2 - F

Contorno

• Adiabatico: non permette scambi di calore.
• Diatermano: consente scambi di calore.
• Rigido: non permette la deformazione, scambi di lavoro.
• Morbido: consente scambi di lavoro.
• Impermeabile: non permette scambi di massa (sistema chiuso).
• Poroso: consente scambi di energia e di massa (sistema aperto).
• Isolato: non permette scambi con l'esterno (né calore, né lavoro, né massa).

Trasformazione termodinamica

(Successione degli stati di un sistema)

• Reversibile: percorso in senso inverso riporta sistema e ambiente allo stato di partenza.
• Irreversibile: non reversibile reale.
• Quasi statico o internamente reversibile: costituita da una successione di stati di equilibrio pur non essendo reversibile.
• Elementare: quando uno dei parametri rimane costante.
• Chiuso o ciclica: gli estremi della trasformazione coincidono.

Gas ideali

PV = nRT

Pv̅ = R^*T

dove R^* = R_u/_Hm

v̅ = V/n

R_u = KgmolK

v̅ = m³/kg

2_t = m²/kgK

Principi

Principio di conservazione della massa

Principio di conservazione dell'energia

1^o Principio della termodinamica

Nu = Q + L

(du = ^Q/_m + ^L/_m)

Energia interna totale del sistema: U = m . u

Sistema isolato: Nu = ⁰/₀ = ^L0/_m

Sistema ciclico: DU = 0 => Q = L

L'energia interna è l'energia immagazzinata in un sistema che non modifica né l'energia cinetica del centro di massa né quella potenziale è una proprietà intrinseca del sistema.

II^o Principio della termodinamica

In un sistema termodinamico all'equilibrio esiste una funzione intrinseca dello stato del sistema dett * entropia S_{di la cui variazione per una trasformazione reversibile è data da:}

ΔS = ∫₁² δQ_REV

Entropia specifica

Variante di Gibbs

Δ = δ_m in un sistema chiuso dove avvengono trasformazioni termodinamiche l'entropia terra * totale nel corso dell'evoluzione delle