Fisica Tecnica ambientale e impianti tecnici

Meccanica dei fluidi

• Fluido: corpo che ha una propria massa ma non una propria forma e che tende ad occupare tutto il volume che ha a disposizione
• Liquidi: volume proprio ma privi di forma propria
• Aeriformi: né volume né forma propria

Pressione

grandezza scalare [P₀]

p = F m²

Pressione esercitata da una forza che agisce in direzione perpendicolare ad una superficie

Principio di Pascal

Qualunque variazione di pressione in un fluido contenuto in un recipiente chiuso è trasmessa inalterata in tutti i punti del fluido e delle pareti del recipiente

Questo principio sta alla base del funzionamento di molti dispositivi

Leva idraulica

È un dispositivo atto a sollevare oggetti pesanti utilizzando una forza più piccola, si tratta di un concetto con due pistoni

• Due recipienti cilindrici (S₁, S₂) collegati e riempiti da un liquido
• Per il principio di Pascal p₁ = p₂, dove
• p₁ = F₁ e p₂ = F₂
• S₁ S₂
• Se p₁ = p₂ ⇒ F₁ = F₂
• S₁ S₂
• Poiché S₂ > S₁ ⇒ F₂ > F₁
• Se trascuriamo gli attriti ΔE = 0 ⇒ L₁ = L₂
• F₁ S₁ = F₂ S₂
• Per ottenere una grande forza esercitando un grande spostamento iniziale

Pressione idrostatica

Quella che si esercita in un liquido in virtù della profondità rispetto alla superficie superiore del liquido. Tale pressione varia con il variare dell’altezza della colonna di liquido

Legge di Stevino

Quando un liquido è soggetto alla forza di gravità, il peso degli strati superiori del fluido esercitano una pressione sugli strati inferiori e quindi la pressione nel fluido aumenta con l’aumentare della profondità

Δp = d • h • g dove p₂ - p₁ = d • g • h

DIM

• d = m_V = m = dV
• P = mg = dVg
• V = Sh
• Δp = P_s − P = dShg_S − dhg Legge di Stevino

P_atm = 101300 Pa = 1,013 10⁵ Pa

1 bar = 10⁵ Pa

Principio dei Vasi Comunicanti

E' un insieme di recipienti uniti da un nodo di collegamento. Per la legge di Stevino il liquido raggiunge lo stesso livello in tutti i rami di ciascun recipiente, che si regola ad una distanza dalla superficie.

Ma questa non si può sentire viene detto CAPILLARE dove il Δh (vuoto tra sup e fine vaso) esiste per capillarità e condensazione.

Capillarità

Fenomeno di risalita del liquido che nasce a livello molecolare. Le molecole del fluido sono sottoposte ad una forza di adesione che le fa aderire alle pareti dei recipienti con cui viene a contatto.

Le caso di capillarità è una superficie di contatto e si evolvono rispetto al liquido, per cui essa si arrampica raggiungendo il Punto più alto.

• Capillare piccolo, quantità di liquido piccolo, liquido sale velocemente.

Barometro di Torricelli

X calcolare la pressione atmosferica con il barometro a mercurio:

• Tubo trasparente chiuso ad un'estremità e lungo circa 1m, pieno di mercurio e poi capovolto in modo da immergere il suo contenuto in una bacinetta con merc.

P₁ = dgh = 13.6 10³ 9.81 0.76 = 101300 Pa

Barometro ad Acqua (fu il primo)

Ampolla di vetro chiusa nella parte superiore con acqua, collegata attraverso il principio dei vasi comunicanti ad un tubicino di vetro.

Non dà un valore di pressione atmosferica ma indica se è maggiore o minore di un valore iniziale (comparativo).

Misuratore Differenziale

(manometro di gas o volume costante) Misura la differenza di pressione nei due ambienti, ciascuno collegato con una estremità del tubo. Quando la temperatura del gas aumenta la pressione del fluido preclude una risalita del fluido stesso presso una certa altezza.

Termodinamica

Disciplina che introduce il come e perché il calore → studio delle trasformazioni del calore in meccanico (e viceversa)

Primo principio della termodinamica

Se due corpi sono in equilibrio termico (non avvengono scambi di calore) con un terzo corpo allora essi sono in equilibrio termico tra loro

• Dice ΔU₁, ΔU₂

Eserciziario

1. Variazione di pressione di un gas a volume costante

Sposta la pressione prodotta da un gas quando il sistema è ad una certa temperatura. Il gas è posto a contatto con 4 sostanze di cui su vuole misurare la temperatura, invece del termometro A. A temperatura t il bulbo di gas si espande alla stessa pressione ed essendo il volume costante, subisce una variazione di pressione.

• Capire cosa vuol dire se viene indicato come termoequionario
• Temperatura, Allegato
• Esercizi con le 4 cose scritte
• Equilibrio termico se hanno la stessa temperatura

pV=nRT

2. ΔV di volume di un liquido
3. ΔV di lunghezza di un solido
4. ΔV della resistenza elettrica di un conduttore

Terzo principio della termodinamica

Non si può mai raggiungere il punto di zero assoluto perché il presupposto non significa abolizione dei sensi di libertà, il che è impossibile in fisica

Scala assoluta delle temperature

La temperatura misurata in Celsius, ma in comune scenario si misura in Kelvin (gradi assoluti)

T [K] = t [°C] + 273.15

t [°F] = 9/5 t [°C] + 32, Solo Fahrenheit

Dilatazione termica dei corpi

La maggior parte dei materiali si espande quando viene riscaldato e si contrae quando si raffredda.

Corpi monodimensionali

ΔL = L₀ α ΔT, Dilatazione termica lineare

Coeff. dilatazione lineare [1/k]

ΔV = V₀ β ΔT, Dilatazione termica volumica

Coeff. dilatazione cubica [1/k]

I valori β nei liquidi sono maggiori dei solidi,

REGOLI DELLE FASI

360 fase liquida e vapore coesistono in equilibrio

100 miscela

2 sfiorera 3

1 al di sotto di (1) vapore senza liquido

20 liquido sottoraffr.

La temperatura rimane costante durante il cambio di fase se p=const

V = 2 - f + C

v: variabile

p, n: fasi nel sistema

C: n componenti

u/(m³/kg) volume specifico

Queste colonne fase serve per determinare il numero di parametrinecessari per individuare le fasi in sistema (anche attraverso un processodi cambiamento di fase).I processi di evoluzione avvengono con la pressione (il calore diminuendocon il volume).Ne consegue spaziature saranno equilibrio ad un sistema

LINEA DEL PUNTO CRITICO

Se per p ˃ p.c (pressione del punto critico) il cambiamento difase non avviene in un maniero disincr.

Diagramma di Andrews rappresentazione uncomportamento del sistema gas-liquido di una sostanzal.s.p.d.v

Diagrammi di Clapeyron

piano cartesiano con in asse il volume in ascissa e pressione in ordinama

- la curva comprende i punti in cui il liquido diventa saturo: COBA LIMITE INFERIORE

- la curva comprende i punti in cui il vapore diventa saturo: COBA LIMITE SUPERIORE

• termodinamica x rappresentare in diagramma di Andrews

- meccanica x visione evaporazione delineare x includere in modoprodotto di un ciclo termodinamico

LINEA DI BINS - GRAVE

Equilibria

zona del diagrammi di Clapeyron giace con zona della linea di bin refruscuosa al roga di re-frusciar

s.t da una sostanza

pressioni inferiori al gia lo spazio triplo

suolo

sublimazione