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FISICA TECNICA
Termodinamica (lezione)
ELEMENTI DI FISICA TECNICA PER L'INGEGNERIA
I ed.
Mc Graw Hill
Moran, Shapiro, Boatman
NO TUTORATO
- LUNEDÌ 11:15 - 12:50
- MARTEDÌ 13:15 - 15:00
- GIOVEDÌ 9:15
- VENERDÌ 10:15
ESAME
- PROVA SCRITTA ES. + TEORIA
- 1 SCRITTO
INTERAZIONE di TIPO LAVORO
Lavoro scambiato con sistema.
- L > 0 se fornito dal sistema all'ambiente
- L < 0 se ambiente fornisce lavoro al sistema
Se soddisfa il criterio: unico effetto sull'interasse su ciò che è esterno al sistema è una variazione di Ep di un corpo con massa, posto all'interno di un campo grav. unif.
Lavoro scambiato per unità di massa: l = Lm
POTENZA MECCANICA
L = F·vvettore
L = SLdt
Relazione potenza - lavoro.
ESPANSIONE/COMPRESSIONE (Lavoro)
Sistema cilindro-pistone:
ESPANSIONE
| | | F1 F2 F2 | | | x1 -------> x2 x2F = P·A
SL = F·dx = P·A·dx = P·dV
Quindi: L12 = V2∫V1 P·dV = ∫(P(x)dx) > 0
Se Fedx concorde con asse: F·dx > 0 => L > 0
- dove conoscere sempre P, A e pressione
COMPRESSIONE
L12 = ∫pdVL 0 perché Fe dx in versi opposti
MOTI TURBOLENTI
Fanno sì che in realtà non ci sono continui stati di equilibrio (NON È QUASISTATICA)
Il lavoro dipende da che tra. seguita per passare da A e B.
...non è diff. esatto
LAVORO = quantità di scambio ≠ variabile di stato!
TRASF. POLITROPICA:
pVf = costante
L = ∫pdV, P2 - P1, V1 - V4
Energie MICROSCOPICHE
- Eint
EN. TOTALE: E = Ec+Ep+U
EN. SPECIFICA: ε = Em
VARIAZIONE: ΔE = ΔEc+ΔEp+ΔU
CALORE [J]
Trasf. d'energia da TJ ➔ TL
Sistema adiab.: no scambio adib.
Q > 0 calore ricevuto dal sistema dall'ambiente
Q < 0 calore ceduto dal sistema sull'ambiente
Qta. calore scambiato dipende dalle caratt. della trasf. => ΔQ
1° ESP. JOULE ____ 0 | | | lavoro | | | immette T | | | | |_________| h ∞ mgh lavoro solgela ghiaccio 2° ESP. JOULE ____ 0 | | | ghiaccio | | | | |_________| h ∞ mghCoolPROP
- libreria che consente di ricavare proprieta' sostanze
Plug-in EXCEL
se voglio conoscere proprietà in zone intermedie faccio l'interpolazione
zona più complessa (devo fare 3 volte)
Ore 10:52
Condizione di saturazione
- tabelle di saturazione
VALORI RIFER. ENTALPIA
Ogni propr. deve valeri : riferimento (h i, μ) -> scelo arbitrario
ENTALPIA: H = U + pV
h = u + pv
in questo caso
Entalpia = propr. di stato; esprime quantita' di energia che il sistema puo'
Non posso mettere estremi = 0
h g = 0 a T=273,16 K (punto triplo)
h g – h 0 = β v 0 (perchè h 0 =0)
p = pressione / vol. spec. del f
μ , h = calcolate rispetto SIST. di RIF.
Es.
V
L
U tot, UV + UL
m = m v v v + m L v L
= x m V + ( 1 - x ) m L
CONSERVAZIONE della MASSA
Flusso monodimensionale:
- La velocità del fluido è normale al contorno del volume di controllo in corrispondenza delle sez. in e out.
- Tutte le proprietà intensive, incluse la velocità e il volume specifico, sono uniformi.
ṁ = ρ · A · w = Δw / τ
Bilancio di massa
- Massa infinitesima in entrata e in uscita nel tempo infinitesimo dt.
- In un sistema chiuso, la massa si conserva.
dme + (mvC)t = (mvC)t+dt + dmu
VvC
dmvC / dt = dme / dt - dmu / dt
ṁi – ṁu (portata di massa)
Conservazione della massa - 3
Regime stazionario
Un sistema (racchiuso da un volume di controllo) opera in stato stazionario se tutte le proprietà non variano nel tempo.
∑ ṁi = ∑ ṁu
Condizione necessaria ma non sufficiente: T e p potrebbero variare nel tempo.
Scambiatori di calore I
- Li posso studiare in 2 modi equivalenti
- Sistema con due ingressi e due uscite
- mce−∑mihi=mfhf−∑mcu
0
Scambiatori di calore II
- Due sistemi ad una entrata e uscita
- he − ∑mihi = mfhf − ∑mihu
- he⊃u→ mcse
Qyc→ mcu+∑mihu
Analisi dei volumi di controllo in regime stazionario - 7
- Assunzioni:
- Stazionario
- Adiabatico
- Lavoro nullo
- Variazioni Ed ed
h2 = h1
Come trovo h2: (metodo approssimato, altrimenti tabella)
μ2 = μ2e
h2 = μ2 + p2 v2
μ2e → per i liquidi: μ(T, p1) = μe(T)
vh = h2 − h2e = μ2 + p2 v2 − (μ2e + p2ev2e)
μ2 = μ2e → liquido: v2 ≅ v2e
μ2 = μ1 per la μ(T)
μ2
h2 = h2e + v2e (P2 − P2e)
p2e = 0,09595 bar (excel)
h2e = 188,4348 (da tabella excel)
a 45°C
p2: pressione del test ≅ 0,1 bar
h2 = h2e + v2e (P2 − P2e) = 188,4348 + 1,0099 (0,1 − 0,09595)
h2 = 188,4348 · 105 + 1,0099 (0,1 − 0,09595)·105
h2 = 1,884348 · 105 + 454,55 = 188,8893 J/kg
3 ordini di grandezza più piccolo (perché cambia)
h2 = Ce(T2 - To) ≅ Ti = 187,45 > 1,88445
Per H2O: h = Ce T [°C]
Per il FREDDO:
mF (hF2 - hF3) = mF (Ce (T1 - t a T3))
Theres no Fossiling of gas!!!
60 m sono → 35x
di portata di H2O in piano
Temperatura Termodinamica
scomponiamo ciclo diretto in 2 cicli reversibili d’utili (revc), dsalla serie prima
aggiungiamo altro ciclo reversibile
funzione di TF, TC
f(TF, TC)
f(TM, TC)
La funzione è la stessa, quindi: è sempre un ciclo reversibile
è possibile scriverlo come insieme di funzioni indipendenti da TM
f(TF, TC) = f(TF) - f(TM)
f(TF, TC) = φ(TF) - φ(TM)
φ(TF)
φ(TM)
- La funzione tra TF e TC è indipendente da TM
- Nel prodotto delle funzioni la dipendenza si deve elidere, per qualsiasi valore di TM
- Funzione rapporto di due altre funzioni
- Posso introdurre la temperatura assoluta T
R = TC ∙ (Q/QT,rev)
|QF| / QC = φ(TF) / φ(TC)
(siamo arrivati qua)
Introduciamo una scala assoluta di temp:
ψ(T)T=0 vediamo di ricavare
|QF| / QC = TF / TC
Prendo come rif. p.to triplo di H2O: Tt = 273,16 K
Ti(Q/Q)T,rev = 273,16
se faccio un ciclo inverso: QF, QC di segno opposto
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Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
