Appunti Fisica tecnica (termodinamica)

Principi della Termodinamica

La termodinamica è una parte della fisica che si occupa dello studio dell'energia e dei fenomeni che implicano uno scambio di calore, il lavoro o altre forme di energia.

• È basata sui quattro principi fondamentali:
• Primo principio: la energia si conserva in equilibrio termico
• Secondo principio: l'energia si trasferisce spontaneamente ai livelli inferiori
• Terzo principio: la proporzione dell'entropia nella materia non viene mai ridotta allo zero assoluto

Sistemi e Grandezze Termodinamiche

Nella termodinamica classica il nostro universo è convenzionalmente suddiviso in due parti: sistema e mezzo.

• Lo stato del sistema può variare attraverso le proprietà tutte del sistema popolato e pensi sull'ambiente:
• Calore
• Lavoro
• Massa

Il sistema aperto acquisisce o mette fuori dal sistema (massa variabile).Sistema chiuso: non modifica massa (massa costante).Sistema adiabatico: non c'è scambio di calore.Sistema isolato: non varia né calore, né lavoro, né massa.

Sistema termodinamico universale: tutte le proprietà dei sottosistemi il sistema è chiuso.

Grandezze di Stato

• Estensive
• Dipende dalla dimensione del sistema, somma di massa energia o massa del sistema;
• Massa
• Volume
• Intensive
• Non dipende dalla dimensione, parametro unito, variabili della massa considerata;
• Pressione
• Temperatura
• Volume specifico -> ^V/_m

Equilibrio e Trasformazioni

Se in un sistema le grandezze di stato hanno valore costante nel tempo, si dice che si contiene equilibrio termodinamico.Se il sistema non è in equilibrio termodinamico, la grandezza di stato di esso continuerà a variare nel tempo e la variazione porterà una trasformazione. La natura della trasformazione caratterizza ogni comportamento relativo alla grandezza di stato, che porta il nome di equilibrio nella trasformazione.

• Alcune trasformazioni fondamentali.
• Isobare —› pressione costante; dp = 0
• Isofore —› volume costante; dv = 0
• Isoterme —› temperatura costante; dT = 0
• Adiabatiche —› nessuno scambio di calore con l'esterno; dQ = 0

R_NC = ΔL_NC = U₂ - U₁ = ΔU

[ΣQ - ΣL = ΔU] [PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA]

Calore e lavoro non sono proprietà di stato; mentre l' ENERGIA INTERNA lo è.

CALORE SPECIFICOIl calore specifico è definito sulla relazione fondamentale della calorimetriaΔQ = c⋅m⋅Δt

Premesso il riferimento che il c fissa una proprietà delle sostanze considerate; più esielle: Q,Q,per un sistema scontano, non specifico nell'ho della stato; emissi a fonte delle travazioni;ma simila del processo specifico. Particiti possono non supposire, mentre QD può intendere difetto volore.Indicte i valori, il valore indefinito - c per ogni corpo, nono suffluto.

c = dQ/dt = [S] CβtδV

dQ - L = dUdQ > L = dUL un po’ inflettodl = p⋅dv

c = (dU + pdV)/dT

- ISOSAREc = dU/dt

l_V parallelo a = L_V = 0dU_V = ΔU_V

- ISOGRAMAc_p = dU/dt + pdVdQ_p = dU + pdVd(pV) = δ e δT

pV = δRTd(pV) = δRdtpV = tulip = RdtpV = Rdt - δVpc_p = C_v + R - (dβ/δT)βTpV = R

c_PV = C_V + RRELAZIONE DI MAYER

Ciclo di Carnot sul piano entropico

- Se Q₂ va nel senso orario il lavoro è positivo (come sempre lavoro nell'istante)

- Se Q₂ è percorso in senso antiorario, il lavoro è negativo ed il ciclo è frigoifero

Tutte le trasformazioni che occorrono nella realtà sono in qualche misura irreversibili, sono cioè dotate di un certo grado di irreversibilità

• Causi:
  • fenomeni protratti
  • attriti interiori
  • turbulenze nel moto dei fluidi
  • trasformazioni urbane e cose

Irreversibilità ed entropia: Ineguaglianza di Clausius

Dovuta la violazione di un processo irreversibile, lo stato interno intorno al sistema non e' influente ne' modo identico al che passa attraverso di questo ne' dentro ambiente esterno.

Se non completamente compatto ne' sistema sotto.

Una quantità esistere una trasformazione reversibile, la deviazione di entropia su ampia devi se stessa solo

• dS_v =^Q_e/_T (1.38)

dQ_e quantità si calor scambiata con l'esterno. Questo la (1.38) vale soltanto piu pi elementi con il fronteiere e, molti non grado di trasferire calor con l'esterno le s.S va solamente piu elemento di frontiere

Espletto: Equuz

Sopprimano calci quando note voltate stato cedendo calor all'esterno. Mantenute comportare il calore deve portare piano dell'insieme vero piu note superficie al superiore verso gli elementi di fondere.

• Ria che tropti e fronteier tutti gli elementi a trovare, alla stona temperatura con ogni conesso n quindi il forno il calore dell'esterno verso le superficie, manti puo avacile.
• Mellum in villano stattach alle superfici.
• e attribuisce residabile
• s: cop. si oppurred fe s.

q_e= A+da+d^∫ [ i diet la steama )

irreversible dello tropi slow regraden: Una treformant, si nervevera elle reverseri staule piuido troore ancem detete he a nova

True: P...erfetta inente infiniti, quasi-statiti, intorno un modo quotata edile entita ac... ndu elle ripeati are run trepi autreuri

DEDUZIONE DIRETTA DELL'EQUAZ. DELL'ENERGIA IN REGIME STAZIONARIO

Regime stazionario:

e₂ = e₁ + i e_I 3.a)

e₁ = energia totale posseduta dalla massa che fluisce attraverso la sez. 2 nell'intervallo di tempo Δt

e₂ = energia totale posseduta dalle masse che fluiscono attraverso la sezione 1 nell'intervallo Δt

e_I = energia totale che ne rimane nelle sezioni esterne durante l'intervallo di tempo Δt

Se il regime del fenomeno è stazionario, il tempo Δt in generale può essere preso in qualunque intervallo di tempo e quindi attraverso le masse fluttuanti, le (3.a) diventa

e₂ = e_I + e₂

Le energie specifiche e₂ + e_I potranno essere scritte in forma esplicita, ricavando le (3.4) e assumendo a&p₀₂ il sistema unidimensionale:

e₂ = h₂ + v₂²/2 + ρ gz₂

e₂ = h₁ + v₁²/2 + ρ gz₁

L'energia totale quale e₂ rimane del sistema e pari a:

e₁₂ = Q - L + ΔL₁ - ΔL₂ (3.22)

• Q = calore che il sistema riceve dall'esterno in corrispondenza del transito dell'unità di massa
• -L = lavoro meccanico che le sostanze ricevono dall'esterno in corrisp. del transito dell'unità
• ΔL₁ = lavoro risultante del sistema in carico dell'ingresso dell'unità e il monte attraverso la sezione 1
• ΔL₂ = lavoro risultante dall'esterno in carico dell'uscita dell'unità, e il monte attraversa la sezione 2

Infatti risultando un verso e raccogliendo le tensioni ... e l'universo nel monte, il lavoro risultante dell'i estremo in corrisp. dell'ingresso delle masse elementare dm attraverso la sezione 1 è pari a:

dL₁ = p₁ A₁ dx₁ = ... 1 e 2, dove A

In corrispondenza dell'ingresso dell'unità di massa :

ΔL₂ = ∫ dL₁ = ∫ p dV = p₁ v₁

Osservando in modo analogo per la sezione 2 e sostituendo nella (3.22)

e₁₂ = e_I + h₁ + v₂ v₂

Amandote da flat ti accette pie = entalpie specifiche

LEGGE DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA

Q - L + (h₂ - h₁) ½(v₂² - v₁²) + g (x₁ - x₂) = 0