Appunti termodinamica

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Revisionato il 18/04/2026

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Appunti di Fisica tecnica basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Cossali dell’università degli Studi di Bergamo - Unibg, della Facoltà di …

Esame Fisica tecnica

Facoltà Ingegneria

Dal corso del Prof. Cossali Gianpietro

Università Università degli Studi di Bergamo

A.A. 2015-2016

84 pagine

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Estratto del documento

Introduzione alla termodinamica tecnica

Testi di riferimento

Introduzione alla termodinamica tecnica, Perocchi - Silvestri
Introduzioni a fenomeni di trasmissione
Thermodynamics, Calen
Sistemi termodinamici complessi, Synge

Eserciziari

Esercizi di termodinamica, Niro - Dassù
Esercitazioni
Introduzione alla trasmissione del calore, Guglielmini - Pisani

Orari delle lezioni

Lunedì: 8:00 / 10:30
Martedì e Giovedì: 14:30 - 17:30

Scritto + Orale: Temi d'esame disponibili su www.webalice.it/san_maurizio

Lezione 1: Termodinamica degli stati di equilibrio

Sistema termodinamico

Studiamo un sistema termodinamico, una superficie chiusa che delimita un ambiente. Dobbiamo conoscere la composizione del sistema, descrivendola con un "vettore" (N₁, N₂, N₃, ... N_n), equivalente a N in moli. Studieremo sistemi semplificati:

a "senso campi di forza" (gravitazionali, magnetici, elettrici)
senza effetti superficiali (trascurabili)
trascuriamo cariche libere (non consideriamo termodinamica chimica) e reazioni chimiche

Stato termodinamico

Descrive lo stato del sistema anche se non ci dice così. La classificazione avviene in base alle caratteristiche del contorno:

Impermeabile alla materia -> Chiuso
Permeabile -> Aperto
Scambio di energia - No → Isolato
Scambio di energia - Sì → Non-isolato (se il sistema è chiuso)

Nota: la materia porta sempre con sé energia.

Altra classificazione

Consideriamo A e B come sottosistemi. Le pareti vincolano gli scambi di energia e/o materia. Un sistema termodinamico senza pareti al suo interno si chiama sistema semplice.

Lavoro e energia

Il lavoro è una modalità di scambio di energia. Possiamo descriverlo con le equazioni:

W = F · S
Teorema dell’energia cinetica: W = ΔE_k (su un corpo rigido)
W_NC + W_C = ΔE_K → ΔE_P
W_NC = ΔE_K + ΔE_P

Questo non vale ad esempio su un palloncino. Per il corpo deformabile, abbiamo: W = ΔE_C + ΔE_P + ΔU. Tuttavia, anche questo non funziona sempre.

Esempio

Muovi il mulinello + pistone, spostamento ARIAL₂ W₂.
W = W₁ + W₂
ΔE_C + ΔE_P + 0 + 0 + ΔU_A = ΔU_A.
Tengo fermo il mulinello ma avvicino una fiamma. Gli stati finali sono uguali ma le equazioni diverse. W₂ = ΔU_B ≠ W₁ + W₂ = ΔU_A, anche se ΔU_A = ΔU_B.
Per la conservazione dell'energia bisogna introdurre un nuovo metodo di scambio di energia: il calore.

Lezione 2: Trasformazioni infinitesime

Definizioni

Q, W sono di segno positivo se forniscono energia al sistema. Per le trasformazioni infinitesime abbiamo:

dU + dE_C + dE_P = δW + δQ

Le grandezze di stato non dipendono dallo stato del sistema, mentre le grandezze di percorso sì.

Stati di equilibrio

Un sistema è in equilibrio se isolandolo non cambia di stato. Prendiamo un sistema semplice con U, V, N_i. Se queste informazioni descrivono lo stato del sistema completamente, allora il sistema è in equilibrio. Se i sottosistemi sono in equilibrio, il sistema può non essere in equilibrio.

Grandezze

Estensiva: dipende dall'estensione, additivo
Grandezze di stato: se il suo valore è lo stesso del sistema

ΔU = ΔE_c + ΔE_p = W + Q, trascurabile perché piccolo.

Entropia

1° postulate / 2° postulate: Esiste una grandezza detta entropia (S) definita per ogni stato di un sistema termodinamico. Dato un sistema isolato ad un volume costante, lo stato di equilibrio è quello per il quale l'entropia è massima. L'entropia di un sistema semplice è definita dalle grandezze di stato. Esiste una relazione detta relazione fondamentale tale che S = S(U, V, N) negli stati di equilibrio. Per un sistema chiuso → N = COSTANTE, quindi S = S(U, V).

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