Appunti di Fisica Tecnica

Appunti di fisica tecnica

a cura di Andrea Armagno

Ingegneria Biomedica

A.A. 2016 - 2017

Bilancio energetico per i sistemi chiusi

Lavoro di variazione del volume

Questo tipo di lavoro è associato alla compressione/espansione di un gas in sistemi chiusi pistone-cilindro; questo tipo di lavoro nei motori è il gas sposta il pistone al manovell e questo dovrebbe ruotare. Il lavoro di variazione del volume è dato dal prodotto della pressione P per la variazione infinitesima del volume dv del sistema. Si noti che ad una compressione è associato un lavoro negativo (lavoro entrante) e ad un'espansione un lavoro positivo (lavoro uscente) ciò che conduce ad SLV maggiore di zero mentre il volume è costante.

Bilancio energetico per i sistemi chiusi

Il bilancio energetico per un sistema che subisce qualunque tipo di trasformazione è: E in entrata sotto forma di calore o lavoro altrimenti ∆E = (variazione di energia cinetica + potenziale). E in uscita variando il lavoro di calore o di massa. Nel caso di un sistema chiuso che ha subito un ciclo termodinamico lo stato iniziale è uguale al finale per cui E in entrata uguale a E in uscita. Nel caso di un sistema chiuso la relazione per il bilancio energetico diventa:

• Generale
• S. istantanei
• Rif. Al unità di massa (divido per m)
• Forma differenziale

Calore specifico

È l'energia richiesta per innalzare di 1°C (o di 1K) 1kg di massa interna di una sostanza C. In termodinamica si distinguono tra calore specifico a volume costante e il calore specifico a pressione costante.

• Scambio nullo
• Minima da URZ e dei integrali con C_P = ∆H/m ∆T

Vediamo come ottenere quelle due formule distinguendo due casi: il primo, per definire la Cv, prevede l'uso di un sistema isolamico.

• Nel sistema chiuso c'è del gas (massa costante)
• La parete è rigida (V = cost.)

Facendo il bilancio energetico per il sistema: ΔU = Q ≈ sarebbe ΔU = Q - formulo dei paroloco C_v = a a2.

• Altro sistema, nome: Isovolumico (ΔV ≠ 0)
• Sistema chiuso, quindi, m = cost.
• Parete deformabile → p = cost.

Facendo il bilancio energetico per il sistema: poiché so che, C_p = e C_v e C_p sono i calori specifici molari.

Eq. interna, entalpia e calori specifici dei gas perfetti

In un gas perfetto l'energia interna è funzione della sola temperatura. Quindi si ha: U = U(T). Vediamo l'esperimento di Joule:

1. Joule immerse in una vasca Enomeometro due recipiente chiusi da una vola. a incitauma vi clara si scambiare li di gas e l'est cieto.
2. Non appu a vasi equilibrati e occupati termicamente lo so la hi questa le Loba del dolcepremere con alla boba recupito tale non prijedoma terminolab acccapiegal pace del balcone alla posizione di deso come quella desle Lulo.
3. Porche non chi il menne eimen, li eq. interna dei vol conth erro penometruep e non sono medivatani quiimba deve intria dure due ten analto oblocooussolo aalla T, T = con la P ≠ V portano peromar'è la P e T (proelavie) influenzano sulla ΔU.

Equazione ins. una relazioni tra entalpia e gas stato perfetti otteniamo:

1. h = u + pv = pv = rT B = B può sostituire con gas perfetti in funzione della sola T
2. In = h(T) - lo stesso discorso vale per C_p e C_v

Quindi, con una data T, energia interna U, h, C_v e C_p assumono valore indipendente senza variazione p.

Relazione tra i calori specifici del gas perfetti

Vediamo le relazioni:

1. C_p = C_v + R_u , C_v = q d e R_u