Domande e risposte di Fisica tecnica

1) PORTATA DI MASSA DI UN FLUSSO MONODIMENSIONALE

2) ESPERIMENTO P V T

CONSIGLIE LA DETERMINA LA CORREZIONE CHE VIZZERA TRA P, V, T DI UN SISTEMA SEMPLICE

PER UNA DETERMINATO SOSTANZA PURA (ANCHE MISCELA DI SOSTANZE)

P, V, T SONO FACILMENTE MISURABILI.

SI UTILIZZA IN SISTEMA ISOLATO CON MASSA NOTA E UN PISTONE MOBILE SENZA ATTRITO,

PER MANTENERE IL V COSTANTE E SI FORNISCE CALORE DAL NASTO IN MODO

QUASI STATICO SI OSSERVANO I VALORI P, V, T AL VARIARE DEL CALORE FORNITO

CIOÈ LO STATO DELLA MASSA DI CONTROLLO

3) EQUAZIONE DI STATO DI UN GAS IDEALE

4) PROPRIETÀ DEL VAPORE SATURO

NEI PIANO DI CLAPEYRON VLVS SI TROVA SOTTO LA CAMPANA

SI DEFINISCE, CON VS DICE IL VAPORE

CHE CORRISPONDE AL TITOLO DEL VAPORE

5) Temperatura e pressione ridotta

Definisco T_r=_T/^T_c P_r=_P/^P_c

Condizioni per gas ideale

6) Principio degli stati corrispondenti

Quando un gas reale può essere considerato ideale?

Proprietà di un gas reale considerato ideale

Considero l'importante caratteristica di un gas ideale: l'energia interna

u = u(T) in funzione della temperatura.

Nei gas ideali l'energia interna è funzione di una sola variabile indipendente (T)

Relazioni di Mayer

7) Può una proprietà che dipende solo da T: nei gas ideali:

Se A, B sono vicine e ΔT < 100°C ⇒ Δu = c_vΔT

8) Proprietà dei liquidi

Un liquido è un fluido incomprimibile ⇒ ρ=cost.

In base al postulato di stato, nel caso generale comprimibile:

9) Se vi sono piccole variazioni di temperatura e pressione ⇒ Δh ≈ Δu

10)

11) Equazioni di bilancio di una proprietà estensiva

Una grandezza si definisce estensiva quando essa dipende dalla quantità di massa.

Per una qualunque proprietà estensiva P è possibile scrivere l'eq. di bilancio:

P_int + P_gen = P_out + P_int + ΔP

Per la massa (sapendo che è conservativa cioè m_gen = m_int = 0)

m_in = m_out + Δm_cv (nel caso stazionario ⇒ Δm_cv = 0)

26) Trasformazioni Poli Tropiche

P_v=cost

_{(-∞ ≤ m ≤ +∞)}

• Trasf. Isocore

m=+∞

P=cost ⇒ dv=0 ⇒ L=0 _(∂L=PdV=0)

δQ_V = dU_V

• Trasf. Iso Bariche

m=0, P=cost

L=∫vdp=0

δQ_V = dU_V

• Trasf. Isoterme

m=1, P∝=cost

T=cost, non c’è scambio di calore

• Trasf. Adiabatiche

m=K>1 _{(K = cP/cV)} Le adiabatiche reversibili sono isotermiche

δQ+δQ_V = dU_V ⇒ dU_V =0

27) Macchina Termica

La macchina termica è un dispositivo che ha la funzione di convertire una certa quantità di calore in lavoro.

Le condizioni iniziali sono quella di operare con continuità e in un tempo di osservazione finito, cioè secondo un ciclo termodinamico con un numero finito di cicli _{((ΔS)MT = (ΔU)MT = 0)}

• Analizzando il dispositivo noto che se:
• Q_A < L non rispetta il 1° T.D. (Impossibile)
• Q_A = L non rispetta il 2° T.D. (Impossibile)
• Q_A > L Plausibile
• Per il 1° TD l’energia non convertita va ceduta ad un serbatoio SE a una temperatura sufficientemente bassa

t_A ≥ t_B ⇒ ΔS_i = Q_A^-/_TA ⁺ Q_B/_TB > 0

⇒ Per rispettare le leggi del 2° T.D. il ciclo deve operare tra 2 sorgenti termiche _{(ciclo biettrico)}, Dato |Q_A| = |L|+|Q_i| si definisce rendimento la capacità di conversione

η = |L|/|Q_A| ⇒ η = 1 - |Q_B|/|Q_A| _{(0 ≤ η ≤ 1)}

Ciclo di Joule

Ipotesi: Reggime stazionario, comportamento sistema aperto, 1T1U, tf monodiv, comosta.

• Adiabatico e senza attrito
• Aria (gas ideale)
• Min e cost Cp

1. 1 -> 2 compressione isentropica (compressore)
2. 2 -> 3 riscaldamento isocoro del gas (combustione)
3. 3 -> 4 espansione isentropica (turbina)
4. 4 -> 5 -> 1 raffredamento isobaro (ambiente esterno)

Analisi termodinamica

• Lavoro ciclo
• |T1 - T2| = |Q| = |Q| = |Q

Ciclo di Joule Ideale

_Lab - _Lcd

L_ab = Cp(T₅ - T₂)

1. n = 1 - _Lbq
2. rendimento del ciclo-Kerp

*Il ciclo di Joule viene utilizzato per i motori a propulsione ad aria

Trasformazioni dell'aria umida

Riscaldamento sensibile

m_as1 = m_as2m_as1 x₁ = m_as2 x₂ṁ_as1 h₁ + Q = ṁ_as2 h₂

Raffreddamento sensibile

m_as1 = m_as2m_as1 x₁ = m_as2 x₂ṁ_as1 h₁ = ṁ_as2 h₂ + Q

Riscaldamento con umidificazione (ad acqua nebulizzata)

m_ax₃ < φ₂

ṁ_as + ṁ_as2 = ṁ_as3 = cost = ṁ_asṁ_as x₂ + ṁ_w x₃ = ṁ_as x₃

Q̇_sen = ṁ_as (h₃ - h₁)Q̇_um = ṁ_as (h₃ - h_A)

Calore scambiato

|q_sen| = (h_A - h₁)|q_um| = (h₃ - h_A)

h₃ = π + x (2500 + 1,92 ⋅ π)= ⇒ T_BA2 = (h₃ - X₁ ⋅ 2500) / (1 + 1,92 ⋅ X₁)h_A = T_BA3 + X₁ (2500 + 1,92 ⋅ T_BA3)