Fisica Sperimentale - Termodinamica(Teoria+Esercizi)

Sistema Termodinamico

ambiente

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 = n° di molecole N

Un sistema è in equilibrio termodinamico se a parità di condizioni esterne le variabili 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 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

V costante

T = \(\frac{p}{p_3}\) 273,16

Si assume che al punto triplo dell’acqua corrisponda una T termodinamica.

T₃ = 273,16 K (kelvin)

NB: T(°C) = T(K) - 273,16

Sistema Termodinamico

ambiente

Sistema + ambiente = universo termodinamico

• sistema aperto
• sistema chiuso
• sistema isolato

Varianti Termodinamiche

• Intensive (tipo locale, non sono additive)
  • P T
• Estensive (tipo globale, sono additive)
  • V e no di molecole N

Un sistema é in equilibrio 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 e C sono in equilibrio termico

B e C sono in " "

anche A e B sono in equilibrio termico

Termometro a gas perfetto

V costante

T = _P/_P3 273,16

Si assume che al punto triplo dell'acqua corrisponda una T termodinamica

T₃ = 273,16 K (kelvin)

NB: T(^∘C) = T(K) - 273,16

Reversibilità delle trasformazioni termodinamiche

Sistema termodinamico

L'ambiente viene alterato

Se a seguito del ripristino delle condizioni iniziali del sistema termodinamico anche l'ambiente circostante ritorna nello stato di partenza la trasformazione è reversibile, 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

Piano di Clapeyron

ρ V T N

1. legge di Boyle a _T,_N costanti
   • p ∝ ¹⁄_V → pV=costante
2. legge di Charles a _p,_N costanti
   • V ∝ T
3. legge di Gay-Lussac a _V,_N costanti
   • p ∝ T
4. legge di Avogadro
   • p ↔ T   p ↔ T
   • gas diversi a parità di V contengono lo stesso N

• → pV=N_Bk_BT (eq. di stato dei gas perfetti)
• 1 mole di molecole = N_A molecole
• n. di Avogadro N_A=6.022 × 10²³
• N=μ ⋅ N_A
• n^o di moli
• → pV=μN_Ak_BT
• → pV=μRT
• ^pV⁄₃=²⁄₃k_Tσ=²⁄₃NK_{singola molecola}
• pV=Nk_BT → Nk_BT= ²⁄₃NK_{singola molecola}
• K_{singola molecola} = ³⁄₂k_BT

Equazione di Van der Waals

• (p+a^n²⁄_V²)(V-nb)=μRT

Lavoro termodinamico

Per il teorema dell'energia cinetica

L_A→B = ΔK = 0

A→B: Termodinamica + espansione

∮_C F · dr = 0

∮_C dx = -∫ F(c) dr = - (∫ F(c) dr) - ∫F(c)dr = P_eA dh = dV

∮ dx = PdV

_Vi∫^Vf P_e dV

se P_e = costante

_Vi∫^Vf P_e dV = P_e (V_f - V_i)

→ per trasformazioni quasi stazionarie

P = P_e → _Vi∫^Vf P dV

l > 0 se ciclo percorso in senso orario

l < 0 se ciclo percorso in senso antiorario

LEZIONE