Appunti completi di termodinamica e fenomeni di trasporto - parte 1/2

Termodinamica e fenomeni di trasporto

La termodinamica studia solo gli equilibri tra gli stati iniziali e finali dei sistemi.

Fenomeni di trasporto

Non equilibri

Cinetica del sistema

Quindi descrivono anche la velocità di trasformazione.

Sono meccanismi di trasferimento di grandezze fisiche.

Tipologie di forze

Esistono due tipologie di forze:

• Forze di volume
• Forze di contatto

Definiamo il vettore sforzo.

La termodinamica studia solo gli equilibri fra gli stati iniziali e finali dei sistemi.

Trasporto e non equilibri termodinamici

Trasporto di quantità di moto tra fluidi a contorno.

Trasporto di calore tra due blocchi in tempo fino al equilibrio.

Trasporto di materia.

Equazioni di bilancio.

Azione meccanica scambiata tra due corpi.

Forze e vettore sforzo

Esistono due tipologie di forze:

• Forze di volume
• Forze di contatto a superficie

Suppliamo un corpo una massa tridimensionale quindi in elemento finito. La Forza F è una forza su superficie che poi non essere sulla superficie considerata. Definiamo il vettore sforzo, dove A è l'ammontare di superficie. Rendiamo molto piccola la superficie, meno tempo più piccola e la superficie diminuisce anch'essa.

Δf_sΔAlim = df_s = f_SΔA>0ΔA dASTOPO AGENTE IN QUEL PUNTO NEL PROCESSO A LIMITE

Proprietà di quel punto df_s = ✗_Sf_SdA quindi f_S = ✗_{S fs dA}. Cioè per ΔA che diviene infinitesimo, la superficie sulla quale agisce la forza tende a coincidere con il piano di azione della forza, quindi un infinitesimo dA può essere considerato come una superficie piana. f è decomposita in una componente sull'area t_P che giace sul e L uno + &l che in quanto hanno due effetti diversi.

Idrostatica

IDROSTATICA = fluido che si trova in uno stato di quiete ellissi. I liquidi sotto sforzi tangenziali si ✗✗✗✗ determinano. P_P il P_P. La ragione per cui in termodinamica si dà per scontato che P sia uno scalare è che la pressione è le quantità termodinam &, coniugato al volume V; siccome V è uno scalare lo è anche P.

Poiché in assenza di movimento il fluido esercita una forza di pressione perpendicolare alle superficie, il bilancio di forze comprendeva la forza F=pSTetraedro di Cauchy.

Tetraedro di Cauchy

Consideriamo una porzione infinitesima di fluido Δx, Δy, Δz, in un sistema di assi cartesiani individuando il piano che passa per ogni porzione: Un frame con l'asse l'angolo θg = accelerazione gravitazionale che agisce su questa porzione. Procediamo a definire qual è l'equilibrio statico di questo elemento di volume di fluido dunque determiniamo l'equazione di equilibrio scrivendo un bilancio delle forze su z:

sup (AOC) _gz + sup (AOB) _x + sup (OBC) _y + sup (ABC) _m + ^g = 0

Esplichiamo il valore della ^g = ^g vol (ABCO) e consideriamo le componenti z della forza m e z g:

sup (AOB) _x - sup (ABC) _m cosθ - ^g vol (ABCO) = 0

^{z =} ΔxΔy 2 cosθ = ^ΔxΔyΔz6

Dividendo tutto per ^ΔxΔy si ottiene:

_gz = _m + ^g Δz3

Mantenendo fisso z, facciamo tendere i piani verso l'origine cioè riduciamo le superfici affinché gli stress normali siano costanti:

lim ( _z - ^g Δz_m) = 03 Δx → 0Δy → 0Δz → 0

Quando A_t->> il termine gravitazionale si annulla, dunque lim A_t->> T_z = T_n. Significa che il modulo dello sforzo agente in direzione z è uguale al modulo dello sforzo agente sul Triangolo.

Per le altre direzioni, analogamente: il modulo dello sforzo ortogonale allo sforzo normale generato sulla A _e a superficie del frustato, è uguale. Questo valore sarà inoltre la pressione è uno scalare e rappresenta il modulo dello sforzo normale di un piano qualunque. (Tutto questo sulla base della II legge di Newton)

La pressione in ogni punto è indipendente dalla direzione. In un fluido in quiete la pressione è costante lungo ogni semire ortogonale ma varia con la quota. Continuiamo il discorso sull'idrostatica, ovvero la branca della meccanica dei fluidi che...