Termodinamica per i sistemi energetici

Distinzione di sistemi

Sistema chiuso e sistema aperto

Del Sistema chiuso: Non scambia materia con l'ambiente.

Sistema aperto: Scambia sia massa che energia con l'ambiente.

Sistema di raffreddamento

1^a principio della termodinamica

L'energia non può essere creata né distrutta ma può solo essere convertita da una forma ad un'altra.

• Scambio di lavoro
• Scambio di calore
• Scambio di materia (aperti)

Q + L = 0

Su un ciclo.

Su un ciclo torna nelle stesse condizioni iniziali => L'ENERGIA SI CONSERVA.

Conciliazione e' conservatività.

Energia potenziale ΔU.

Q + L = ΔU _AB.

Tra A e B => ΔU :=> Se un CICLO di sistema chiuso.

Q + L = ΔU.

Dimensioni di base

Del Grandezze estensive: proprietà dipendenti dall'estensione del sistema.

Del Grandezze intensive: Sono indipendenti dall'estensione del sistema.

Del Sistema chiuso: Non scambia materia con l'ambiente.

Sistema aperto: Scambia sia massa che energia con l'ambiente.

Sistema di riferimento

Entranti:

Usciti:

I° principio della termodinamica

L'energia non può essere creata né distrutta ma può solo essere convertita da una forma ad un'altra.

• Scambio di lavoro
• Scambio di calore
• Scambio di materia

Per sistemi chiusi:

Scritti su un ciclo torna nelle stesse condizioni iniziali.

⇒⇒ Tutta l'energia si conserva.

⇒ Del funzione potenziale:

Energia potenziale.

In forma generale per S. chiusi:

Nota:

Su un ciclo di sistema chiuso.

Su un trasforma aperte di un sistema chiuso.

1° T.S. - Bilanci aperti

Nel caso dei sistemi aperti si deve tener conto del lavoro di flusso cioè quello che è compiuto/gast per spostare la cutene in compressumento.

Def. ENERGIA _{(prodotto Coanvio)}.

H = U + P*V.

Def. GRANDEZIE SPECIFICHE.

Nel caso di sistemi che operano in regiomi stazionari:

G = G_SPE.

È utile defiore le grandezze specifiche, cioè varmione le involvodere dell'unità di massa.

Scritto per G _(grande) denovo grande specifiche.

2° principio per aperti

Q_•Z = ΔZ_e + ΔZ_c.

2° principio

Chiuso: Q + L = 0.

Aperto: Q + L = Δῆ + ΔZ_e + ΔZ_c.

Aperto: Parte _(aperta) Q + L = Δῆ + ΔZ_e + ΔZ_c^(chiuso).

∫(H_chiuso = ƃvdp.

Q_spech = Vudio.

Applicazioni del 1^o principio

Scambiatori di calore con l'esterno

Il sistema non fa/scambia lavoro.

È un sistema aperto in condizioni stazionarie m₁=m₂=M => 1^o principio Q-K = ΔH + ΔE_k + ΔE_p => Q = M * Δh => { Q > 0 => entrante => h₂ ≥ h₁ }.

Q uscente => h₂ ≤ h₁.

Scambio di calore tra 2 flussi

E fluido caldo "incontra" entrambi i fluidi. (più fluido)

Cond. stazionarie per entrambi gli scambiatori:

S: m_a M_φ = m Δlm_φ M_φ = m Δlm_bφ = m_b(h₃ - h₁).

Deve => { fisso da un'uno = mnell'altro } = m_b (h₂ - h₁) = m_b (h₂ - h₁).

Vero scambio... Q* = m_h (h₁ - h₂) + m₃ (h₃ - h₁) = 0.

Scambiatore di miscela

Sistema aperto in regime stazionario.

Supponendo che il sistema sia adiabatico (no perdite di calore).

Φ_e-Φ_u=ΔEṁ₃ h₃ = ṁ₂ h₂ + ṁ₁ h₁   (ṁ₃ = ṁ₂ + ṁ₁).

Macchine motrici (turbine)

La forma specifica il modo di operare per espansione.

ṁ₁ = ṁ₂ = ṁ₃   (Adiabatica).

l = h₂ - h₁   (l < 0).

Il lavoro è uscente ⇒ negativo (convenzione).

Operatrici (compressori)

Analogamente la forma specifica che il fluido viene compresso.

ṁ₁ = ṁ₂ - ṁ₃   (Adiabatica).

l = h₂ - h₁   (h₂ > h₁).

l > 0.

Lavoro entrante nel sistema.

Il principio della t