Appunti completi di Fisica Tecnica

Parte 1 - Termodinamica

Sistema termodinamico → (Σ) porzione dello spazio delimitata del quale è natutor delimitato da un confine che lo separi da un contorno

• chiuso → non c'è scambio di massa
• aperto → c'è scambio di massa
• isolato → non scambio né di lavoro termicamente (adiabatico) né scambio di calore
• non isolato
• deformabile/indeformabile

Termodinamica classica

Equazione termodinamica → dipando stato in cui si trova Σ e non della sua trasformazione.

• intensiva non dipendono della Q di massa
• extensiva dipendono della Q di materia (volume)
• specifiche = intensive dell'unità di massa
• molari: riferita ad una mole

Ora chiamiamo il contorno ambiando

Un Z è equilibrio termodinamico se si subisce contemporamente equilibrio chimico, termico, tillitico, è raggiunto l'afferno.Possiamo sentora il suo diagrama pv esclusivo che ci saino equilibrio recensione.

Se 2 corpi sono in equilibrio termico con un 3° corpo → anche per loro è sono in equilibrio tra loro → principio zero della termod.

Le ceriorra sulle fasi dice quante variabili indipendenti ho bisogno per descrivere lo stato di un sistema in applicito termon. n° componenti: n° fasi + 2 = V = C=f+2

Ma nella realtà servano anche il rapporno interocorrento tra le fasi.

Lo equilibio di stato. Lo stato di un sistema sempre comprimibile e compartoma determinato da 2 coor. term. intenso: independence.

Diagramma termodinamico

1. scarigoava le transformazioni con una linea che possa prestiveno stati d'equilibrio.

PARTE 1 - TERMODINAMICA

SISTEMA TERMODINAMICO (Σ) porzione dello spazio dell'universo del quale è naturale delimitato da un confine che lo separi da un contorno.

Esso può essere:

• Chiuso: non c'è scambio di massa
• Aperto: c'è scambio di massa
• Isolato: richieste e nessuno scambio di lavoro
• Termicamente (adiabatico): no scambio di calore
• Isotermo: temperatura unica
• Non isotermo
• Deformabile/indefinibile

Termodinamica classica

Grandezza termodinamica dipendente dallo stato in cui si trova Σ e non dalla sua trasformazione.

Possono essere:

• Intensive: non dipendente dalla quantità di massa
• Estensive: dipendono dalla quantità di materia (volume)
• Specifiche: riferite ad unità di massa
• Molari: riferite ad una mole

Ora chiamiamo il contorno AMBIENTE

U, Z è in equilibrio termodinamico se subisce contemporaneamente equilibrio chimico, termico, statico, equilibrio.

(assumiamo esistente il suo diagramma p.V e occasioni che ci siano equilibrio simultaneo)

Se 2 corpi sono in equilibrio termico con un 3° corpo → anche i primi sono in equilibrio tra loro. Principio zero della termodinamica.

Le reazioni ossia fasi:

• Di queste variabili indipendenti ho bisogno per descrivere lo stato di un sistema in equilibrio termodinamico:
• n° fasi
• V = C + f + 2

Ma nello specifico serve anche il rapporto stato composto tra le fasi.

Lo spezzato di stato:

• Lo stato di un sistema sempre comprimibile e completamente determinato da 2 coor. term. intensive indipendenti.

Diagramma termodinamico:

• P ossia descrivere le trasformazioni con una linea che passa per i diversi stati di equilibrio.

Principio della termodinamica

L'energia non può ne essere creata ne distrutta, ma trasformata.

ΔE_{0, st} = 0

Per bilancio questa variazione?

ΔE_st = ΔQ + ΔL

⇒ ΔE_{t, st} = ΔE_comb

ΔE_st = ΔE_mecc + ΔE_elettr + ΔE_chim

ΔE_st = ΔE_cinetica + ΔE_potenziale + ΔU

ΔE_c = ΔE_p sono piccole e trascurabili in equilibrio in un sistema, specialmente se chiuso.

⇒ ΔE_{t, st} = ΔU = ΔQ + ΔL

dU = δQ - δL

dU = δQ - pδV

dq = d_eff x eff. + δq_diss.

U = energia interna

I principio per sistemi chiusi: dU = δQ - pδV

Definizione:

1. Capacità termica: quantità di energia necessaria per variare la temperatura di un S di 1º

C = dQ/dT [J/K]

2. Calore specifico: quantità di calore che devo fornire per aumentare di 1º 1 kg di massa

c = C/dM [J/kg x K]

dU = δQ + p

ENTALPIA

H = U + pV

1. I principio: du = δQ - pδV = δQ - du
2. differenziando: dH = du + pdV + Vdp = δQ

dH = δQ + Vdp

I principio in forma entalpica

C_p = dQ/dT

(c = const)

C_p = (∂Q/∂T) _P=const

Se il fluido è incomprimibile ⇒ c_p ≅ c_v [^J⁄_kgW]

Il principio della termodinamica

Il lavoro può essere completamente trasformato in calore, ma nonviceversa.

Macchina Termica → dispositivo che converte parte del calore assorbito in lavoro facendo compiere al sistema una t₂ trasformazione ciclica.

T_C

facendo un bilancio di energia: Q_S > Q_E

Ci sono 2 enunciati del I principio:

• ENUNCIATO DI KELVIN-PLANCKÈ impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato siaquello di convertire completamente calore in lavoro.
• ENUNCIATO DI CLAUSIUSÈ impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia far passare calore da un corpo freddo a uno più caldo senza spendere lavoro.

Coefficiente economico di una macchina termica

ε = L_W ⁄ Q_E

In questo fa ciò che si ottiene (L_W) e ciò che si spende (Q_E)

Nel caso di macchina a vapore: ε < 1 ∼ impossibile

Attengo: ε alto (≥ 1) la riconversione è reversibile, cioè le configurazioni iniziali vengono ripristinate.

Processi reversibili: non esistono, esistono solo quelli IRRICON... la somma di 2 tipi:

• Irreversibilità termica → a causa dell'attrito si dissipa lavoro e non si torna all'inizio, con le condizioni iniziali.

2° TEOREMA: il calore tende a propagersi da una sorgente calda a una fredda.

Per avere reversibilità bisogna:

• permanere in equilibrio
• la trasformazione avvenga lentamente
• no effetti dissipativi

Le macchine reversibili sono ideali — sono dette MACCHINE DI CARNOT.

Ciclo e macchina di Carnot

• Isoterma 1→2, reversibile: alla macchina viene fornito calore Q_s.
• Adiabatica 2→3, reversibile: N_a energia scambiata.
• Isoterma 3→4, reversibile: si cede Q_i all'esterno.
• Adiabatica 4→1: N_on energia scambiata.

Lavoro di espansione: 1→2 e 2→3 = Q