Fisica Sperimentale - Termodinamica(Teoria+Esercizi)

Sistema termodinamico

Sistema + ambiente = universo termodinamico:

• sistema aperto
• sistema chiuso
• sistema isolato

Variabili termodinamiche

Intensive (tipo locale, non sono additive)

• -

_{P T}

Estensive (tipo globale, sono additive)

• -

_V e n° di molecole ^N

Un sistema è in equilibro termodinamico se a parità di condizioni esterne le varianti termodinamiche che lo caratterizzano rimangono costanti nel tempo

Equilibrio termico tra due sistemi termodinamici

parte diaterma (consente lo scambio di _E)

Principio ₀ della termodinamica

• _A
• _B
• _C

_A e _C sono in equilibrio termico

_B e _C sono in equilibrio termico ↓ anche _A e _B sono in equilibrio termico

Termometro a gas perfetto

_P3

_V costante

_P

T = P₁/_P3 · 273.16 (K)

Si assume che al punto triplo dell'acqua corrisponda una _T termodinamica T₃ = 273.16 K (kelvin).

N.B.: [T (°C) = T (K) - 273.16]

Reversibilità delle trasformazioni termodinamiche

Stato iniziale

L'ambiente viene alterato

Le A seguito del ripristino delle condizioni iniziali di sistema termodinamico anche l'ambiente circostante ritorna nello stato di partenza la trasformazione è reversibile e altrimenti è irreversibile

In presenza di attriti sono sempre irreversibili

• 1) Trasformazione isocora se V = costante
• 2) Trasformazione Isobara se P = costante
• 3) Trasformazione isotermica se T = costante
• 4) Trasformazione adiabatica se non c'è scambio di calore con l'ambiente

Punto di Clapeyron

Trasformazione quasi statica

p V T N

Q = L_AB- L_adab

calore scambiato lungo la trasformazione

adiabatica = non scambia calore con l’esterno

Δ₁ caloria: la quantità di calore che cedo ad 1 grammo di H₂O per innalzare la T da 14,5 °C a 15,5 °C

1 cal = 4,186 J

Q_AB = L_AB + ΔU

ΔU = Q_AB - L_AB

1^o principio della termodinamica

Se L_AB = 0

ΔU = Q_AB -> se Q_AB > 0 -> ΔU > 0

ΔU = Q_AB - L_AB

ΔU = U(B) - U(A)

L_AB = 0

Q_AB = Q_AB

Se L ciclo > 0 (motore termico)

Q_ciclo > 0

fornisce calore perchè è sommatoria di calori diversi da zero

Integrando lungo la trasformazione

∫₁² V_γ dV = ∫_p1^p₂ V^γβ p =gt; ∫ V^γdV = ∫ V_pϵ ∫(pz-pz).(p), lii

doc(p),

doc V_γ(p dV) = (lz V)

p₁V

p(γV₁ + lii (p1)

V

V

lin

(p1

∫

lin

(p1)

lii (lim)

doc

V

pi

V

lin

V₁^f

Allora in una trasfornazione adibatica quem state ce p^VBcostante

È una trasfornazione politropica dice del tipo:

Se α = 0 isobana

α = 1 isotitula

α = adibathica

α=∞ isochio

cp e cv nei gas prefeti

Nei gas prefetti Δu = M cv ΔT

Dimostrando il temoria dei vienali obtenantu dimostrato dec

Ktot = 3/2 per cor-puntiformi

3/2 n RT

me e l’unica forma di enegia si un gas perfeto é l’energia cimetica

3/2 mRT

Perciò 3/2 nRT/2

Questa emanione e uguale a qualla precedente se:

cv = 3/2

Ee per la relesione di ruby:

Cp=Cv+R

Macchina reversibile (trasformazioni reversibili)

Teorema di Carnot

T1 > T2

ΔU_mio = 0 = Q₁ + Q_ced - L_C

→ Q_ced = L_C - Q

SITUAZIONE INVERSA

Ln - L_C = Q_Ln - L_C

Q - L_C + L_m →

ln - lc < 0 per non violare l'enunciato di Kelvin

^ln⁄_q≤ ^lc⁄_q

η_m ≤ η_c

Piano di Gibbs

_B

_A

dS = ^dQ/_T

∫Q = T dS

Q = ∫_A^B dQ = ∫_A^B T dS

Ciclo di Carnot

T1

T4 -

adiabatica

Q_usc

adiabatica

T3

Q_entr

adiabatica

_Q

_T1^T4

Q_entr = Q₁ + Q₂

=|Q1| + |Q2|

∆U=0 , Q₁ +Q₂=L

− Q + Q₁^T4 + Q₂

∆S_u=∆_succ + ∆_so + Q/Q

^{Q₁Q/_{T2T4Q1∆S-sup>T22}}

η_

- η_