Appunti di Fisica T-B - Termodinamica

Termodinamica Chimica

Sistema: oggetto di analisi di energia in forma di

Sistema Termodinamico (privo fluido di materia)

1. Sistema termodinamico porzione limitata quantitàdi elementi rappresentato da una struttura, composto
2. Ambiente termodinamicoposta al contorno.
3. l'insieme delle due forme rappresenta l'universo termodinamico.

Esistono 3 tipi di sistemi.

• Aperto: può scambiare massa di materia ed energia.
• Chiuso: può scambiare energia, non può vagamente. conservare.
• Isolato: non ammette scambi di energia.

Tipo di grandezza:

• Macroscopiche: grandezza maggior durata volume specifico osservazione elementare.
• Microscopiche: grandezza legato ai componenti esterni dell'energia interna di lavoro.

* Un sistema si osserva e si guarda statica sola

• Stato microscopico (microstato) è una configurazione interna di un numero enorme di un dato tempo
• Stato macroscopico (macrostato) è l'insieme dei tanti microstati

Classificazione grandezze macroscopiche

• Estensive: dipendono dalle dimensioni del sistema e le denotano proprietà globali
• Intensive: non dipendono dalle dimensioni del sistema (P, T, ecc...)

Le variabili estensive sono additive, cioè, il totale ammonta da una determinata variabile estensiva relativa al sistema ed è uguale alla somma della stessa variabile dei vari sottosistemi.

V_S = V₁ + V₂ + ... V_M = Σ V_i

Le variabili intensive non sono additive, cioè, il valore della variabile del sistema è uguale in tutti i sottosistemi.

T_S: T₁ = T₂ = ... T_M

Fluido

Fluido = liquido / aeriforme

Forze presenti:

• F di molecole: agiscono nella massa contenuta in un indefinitivo vol del fluido
• F di superficie: agiscono nelle sup di un solido sulla sup del fluido

Densità (non si può parlare di massa del fluido):

ρ = ^dm/_dV

Densità assoluta ϕ = ρ (x, y, z, t)

ρ_r = ^ρ/_ρH2O,0

Densità relativa

ρ_H2O = 1 ^Kg/_dm³ [a 4°C]

δ_c = ρ_c ⋅ g Peso specifico

Temperatura empirica T_θ

Sist A = X₁, ..., X_M

Sist B = Y₁, ..., Y_M

Sist C = Z₁, ..., Z_M

A in eq con B → β_AB = 0 → β_BC(X₁, ..., X_K : Y₁, ..., Y_M) = 0

B in eq con C → β_BC(Y₁, ..., Y_M : Z₁, ..., Z_M) = 0

A in eq con C → β_AC(X₁, ..., X_K : Z₁, ..., Z_M) = 0

L ≠ M = M

β_AB ⊕ β_AC = β_BC equivalenti tre relazioni

β_AB o β_BC → β_AC A e B è equilibrio

Espandiamo Z_i

β_BC(X₁, ..., Y_M : X_K+1, ..., Z_M) = 0

Y e Z non sono indipendenti tra loro esprimiamo Z_i con le altre

Z₁ = g_BC(Y₁, ..., Y_M : Z₂, ..., Z_M)

Lo stesso vale per β_AC

Z_I = g_AC(X₁, ..., X_E : Z₂, ..., Z_M)

Se B ⊂ C allora io equivale A ⊂ C io con me

β_BC(Y₁, Y_U : Z₁, ..., Z_M) = 0 → β_AC(X₁, ..., X_E, Z₂, ..., Z_M)

Quando

Y ≠ X (Z₁, ..., Z_M = Z₂, ..., Z_M

β_BC(Y₁, ..., Y_M : Z₁..., Z_L) = h_B(Y₁, ..., Y_M)

β_AC(X₁, ..., X_E : Z₂, ..., Z_M) = h_A(X₁, ..., X_E)

h_B (Y₁, ..., Y_U) h_A(X₁..., X_E) → h_A (X₁,..., X_E)= h_B(Y₁...Y_M)

β_AB → X_E → Y_A, Y_M → h_A(x, X_E)= h_B(Y₁,..., Y_M) → 0

D₁ conseguenza

β_BC(Y_I, X_U Z₁..., Z_I ) = h_B( - ) - h_C( - ) = 0

β_AC(X₁,..., X_E, Z₁...,Z_I ) = h_A( - ) - h_C( - ) = 0

h_A( - ) = h_B( - ) = h_C( - ) = T_θ

T_θ e' detta temperaturas empirica e lo ri aggiunge quando tutto è = a 0 in sistema sono in equilibrio tra loro

• Se P esterno non varia durante la transf

• P_e = cost

• Nell'espansione libera del gas nel vuoto

• P_e = 0

• Durante una transf quasi, istoterm

• P_e ? dove P _e e P_e

TRASF. QUASI STATICA CHE E TRASF. REV.

In qualunque cosa sei a trasmore (trans) tra 2 quoll'ist

V' volca revers

ΔU_AB = U_AB perché E _{int e} p

Per teritoro

ΔU_AB = Q_AB - L_AB

• L → 0 Q_AB = ΔU_AB

Se la transf fone quasi nella > p(y)dv molare

[...]

Quando

• ΔU_BA = Q_BA - L_BA
• Q_BA = ΔU_AB + L_BA

Dunque in una transf reversibile tanto versione l

Pez ritorzione elle condiendo momota

Se A il rinze e un gas perfetto mole la rersione P V = nRT

P = nRT / V

p(V, T) nRT

Q_AB = m RT e_ln V_B / V_A

Da B a C è isoterma e quindi ΔT=0

Se ΔT=0 ΔU₀ = 0 perché U₂, U₀

(U non dipende da xT)

Da A a C è isocora e quindi Δ_ac = 0 perché ΔV = 0

In generale

ΔQ = C_vΔT = mC_vΔT

quindi da A a C e da C a B

La totale

ΔU = 0 + mC_vΔT = mC_vΔT

Quindi in una qualunque trasformazione

ΔU₀ = U ₂ = U₀ = Q = mC_vΔT se c_v cont

o più in generale

ΔU = U_B - U _A = m∫T_B^T_AC_v(T) dT

Nel caso di tepi differenzia

ΔU = mC_vdT e per il tepi dR: mC_vdT + dZ = -mC_vdT + pdV

Ricapitolando

Per un questo tropo termodinamica

dU = mC_vdT

e quindi

mC_vdT = dQ - p_dfv (vicina)

Per uno tropo quasi-mechico e/o reversibile

dU = mC_vdT

e quindi

mC_vdT = dQ - p_dfV dove p = ρ(V,T)

Riflessione matematica

• Dal 1^o princ Per tropo q. o. Per 2^a .friz/lem
• dU = dQ - dL o/o zer dU = mC_vdT ρ(V,T) = mpZ
• dζ = p. (V,T) dv ? (V,T) = mRT/v

⬇

dQ = mc/dT/p (V,T) dV mCv(T) + ρ(V,T) dV mc(T) = g(V,t)

dγ = g(V,T)Vdt = h (T1,vldl # T = Xv

dτ _{g (X VL e à) dx + h(X,t)v}

dζ _dγ(x,vr)

dτ _{dY dη dx}

⬇ ⬇ ⬇

dγ/dV

dζ/dV M(c_v(T) = 0

d

dγ/dT ⬇ dη/dT ¡ MeT1/T = mR/V ≠ 0

d

per D = V∞