Appunti Fisica tecnica

Conversioni

• Pressione [P₀]

  • 1 atm = 101356 Pa ≈ 10⁵ Pa
  • 1 bar = 10⁵ Pa
  • 1 ata = 98060 Pa ≈ 10⁵ Pa

• Temperatura [K]

  • °C → °K = 273,15 K
  • °K = (t_c + 459,67)⁵/₉

• Energia [J • N • m]

  • 1 cal = 4,187 J
  • 1 kWh = 3,6 • 10⁵

Termodinamica

Formula Gas Ideale

• P ∙ V = N ∙ RT
• P ∙ V = n ∙ R_n ∙ T
• P ∙ V = m/M ∙ R_n ∙ T
• P ∙ V = ρ ∙ R_n ∙ T

• P ∙ V_sr = RT_sr
• P ∙ V = R* ∙ T

R = 8314 J/(kmol∙K)

R* = R/n [J/(kg∙K)]

Principi TermoDinamica

I principio: conservazione dell'energia

Per un sistema semplice all'equilibrio è definita una proprietà intrinseca detta Energia Interna U, la cui variazione è il risultato di interazione del sistema con l'ambiente esterno:

ΔU = Q_i - L_i [J]

II principio: Bilancio Entropico

In un sistema termodinamico all'equilibrio esiste una funzione intrinseca dello stato del sistema detta Entropia S la cui variazione per una trasformazione reversibile è data da:

ΔS = ∮(δQ_rev/T) [J/K]

• * In un sistema chiuso → ΔS = S_c + S_mc

Il percorso termodinamico

Quando il sistema evolve da uno stato iniziale I a uno stato finale F attraverso una successione di stati di equilibrio noti, spesso si esprime una legge detta equazione di trasformazione tra le variabili di stato P e V e la sua integrazione rappresenta il lavoro scambiato durante la trasformazione:

∮ P∙dV

Il Calore

• La capacità termica è il rapporto tra il calore fornito al sistema e la variazione di temperatura del sistema stesso:

C_X = (δQ/δT)_X [J/K]

• Il calore specifico è il rapporto tra la capacità termica del sistema e la sua massa:

c_X = 1/m ∙ C_X [J/(kg∙K)]

• Per i gas perfetti:

• MonoAtomico c_v = 3/2 ∙ R_n   c_p = 5/2 ∙ R_n
• Biatomico c_v = 5/2 ∙ R_n   c_p = 7/2 ∙ R_n

Entalpia

L'entalpia è una funzione di stato che esprime la quantità di energia che un sistema termodinamico può scambiare con l'ambiente.

h = u + P_v

• δR = dq^e + rδP
• δR = TdS + vδP

Sistemi Bifase

Stati della materia

• Liquido sottoraffreddato: NON in procinto di evaporare
• Liquido saturo: in procinto di evaporare
• Vapore saturo: in procinto di condensare
• Vapore surriscaldato: NON in procinto di condensare

Temperatura di saturazione: temperatura alla quale una sostanza pura, fissata la pressione, evapora

Dato un sistema costituito da 2 stati α e β con m = mα + mβ viene definita frazione molare

Titolo il rapporto x_α = m_v / m_t

Diagrammi Utili:

• Liquido sottoraffreddato
• Liquido saturo
• Vapore saturo
• Vapore surriscaldato
• Bifase

Per stato saturo, liquido saturo e vapore surriscaldato utilizzo tabella.

Per liquidi sottoraffreddati, valori di entalpia e entropia corrispondono ai valori della tabella di liquido saturo (in temperatura).

Formula Titolo

y_m = x · y_v + y_l + x · (y_v - y_l)

y = volume, energia interna, entropia, entalpia

x = m_v / (m_v + m_l)

Interpolazione Lineare

X - X₁ / X₂ - X₁ = m - m₁ / m₂ - m₁