Fisica tecnica - Appunti

FISICA TECNICA

FONDAMENTI DI TERMODINAMICAalcune definizioni:

SISTEMA TERMOIDNAMICO = porzione di materia delimitata da un confine

• a) SEMPLICE - chimicamente e fisicamente omogeneo e isotropo - indipendente della posizione -
• b) COMPOSTO - insieme di più sottosistemi.

superficie di contatto condivisa, priva di massa e volume - & - può anche essere SEMPLIFICATO

• tracciabili: campi di fase di massa.
• assenza di campi di fase di superficie chimicamente inerte
• RIGIDO e MOBILE a livello meccanico
• PERMEABILE - IMPERMEABILE a livello chimico
• DIATERMICO - ADIABATICO a livello termico
• c) APERTO / VOLUME DI CONTROLLO -> scambi di massa e energia
• d) CHIUSO / MASSA DI CONTROLLO -> " energia
• e) ISOLATO -> nessuno scambio

N.B. la materia è considerata come un "continuum" e non in maniera discometa -

STATO - insieme delle grandezze caratteristiche di un sistema introduzione delle VARIABILI TERMODINAMICHE

1. INTESIVE T, p
2. ESTENSIVE m, P, L
3. SPECIFICHE v

"Se esse non cambiano => STATO DI EQUILIBRIO non sono potenziali non bilanciate a

forze motrici all'interno del sistema

TRASFORMAZIONE

variazione di stato di un sistema che provoca un allontanamento dall'equilibrio

• se essa avviene attraverso infiniti stati di equilibrio successivi => è detta QUASI -STATICA
  • OSS: trasf. q.st. non esistono realmente
  • PAI: molti processi possono essere approssimati a tale modello
• ex: sistema cilindro - pistone

H = cost C = 340 m/s -> velocità di perturbazione della pressione W = 4000 giri/min = 4000 · 2π/60 [m/λ] (λ = H · 0,1m => λ = 13,3 m/s)

=> W q.st.

ex:

• equilibrio vincolato
• equilibrio non vincolato

Temperatura è "principio zero"

Teo.

(T TEMPERATURA) -- PRINCIPIO ZERO DELLA TERMODINAMICA

• Hyp: siamo in un sistema semplificato con poche ipotesi impure
• => è permessa INTERAZIONE TERMICA
  • f(x_A, y_A... x_B, y_B, ...) = Φ
  • funzione di stato detta TEMPERATURA, che dipende da due variabili indip. x e y

EX. MANOMETRO DIFFERENZIALE

P_G - P_ATM - P_GΔz = >minima ma PRESSIONE RELATIVA

GAS PERFETTI: Ricaviamo l'espressione di P

PV = NRT

P_V = ^M/_m R T = ^M/_V RT

ρ V = ^RT/_M -> P = ^RT/_V

P = ^P/_RT

-х STEVINO

^dp/_dz +^P/_RT g ∫^dp/_P = ∫^g/_RT dz

ln P₀ P = ^g/_RT (z - z₀) -> p = P₀ exp ( - ^g/_RT ( z - z₀))

OSS: e x l'atm _nm nel caso iesterno ?

→T ≠ cost

→ introduzione della COLONNA D'ARIA AERONATICA

. z ≤ 11000 m T(z) = A - В z →f^A/_A - T(z = 0) = 288k B - 0,0065 k/m

. z > 11000 m T = cost

∫^dp/_P - ∫^Θ/_RT dz ∫^dp/_P = ∫^Θ/_RT A ∫^dz/_{1 - Вz}

ln P₀ =^(Θ)/_RTx ( ^k/_В ln ( 1 - ^Вz/_A))

P = P₀ · ( 1 - ^{В z}/ _A x ^θ/_RT

газ - T ≠ cost

=→ Р - ^P/_RTA(1 - Вz)_A =^P/_RTA(1 - ^Вz/ _A ) =

=^{P (1 - Вz/_A x ( Θ/_БУ - 1)}

газ Р ≠ cost

...

Q₁ = f(T₁) ......... p(T₃) = T_t = 273,16 °K

= sovrapponiamo la nuova scala a quella del termom.empir. a 0. pto

dU = TDS - pDV con U = U (S,V,N)

-escludiamo di vincolari da N

REL

...... ENERGET.

S = ENTROPIA ("capacità di trasformazione")

DeduIone da ..., eq di stato e relazioni Maxwell

a) procedimento verticale per derivazione....

U = u (S,V) du = _pV ..... ds + _u

• ^u
• ^u
• 2T
• t.

T_{/ ^U = ^T .......,...., cV...}

u^u_v

^{u ... V... k_s} = coeff.... isopro....^_s

OSS. k_s....

eq...

eq di stato.... sistema

H = H(T₁, p)

dH = (2H/2T)_p dT + (2H/2p)_T dp

   N_cp     V = BV

dH = N_cpdT + V(1-BT)dp

• a) liq.sol.perfetto     dV = 0     β = 0

➡dH = N_cpdT + V(dp)

• b) gas perfetto     β = 1/T ➡ 1-BT = 0

  ➡dH = N_cpdT

  =   dH = 0  =   N_cpdT + V(1-BT) dP   =  0

        (2T/2p)_h     - V(1-BT)/N_cp = V(BT-1)/c_p

_CJT = 0

_CJT

= Coen Joule - Thompson

➡  è la pendenza delle curve delle trasf. quasi isentalpiche nel piano (p, T)

 OSS : a T = 1/β c'è un max x _C JT = 0

⇒  TEMPERATURA D'INVERSIONE

➡ curva isocontalpica      ->

• Ti = luogo delle Ti di inversione

3)

N = N (p, V)

dN = (˙∂N/∂p) _˙V dp + (˙∂N/∂V) _˙p dV = k˙N˙c˙r˙ dp/T˙˙B + ˙c˙p˙ dV/TB˙ V

=(˙∂N˙˙/∂p) ˙V˙ k˙˙ Cp˙T˙V + (˙∂N/∂V)˙˙p

N˙˙˙/V _˙σ k˙r y˙

(˙∂N˙˙/∂V) _˙˙p˙˙˙T˙B + k˙ Cp˙ T˙B

...

-˙˙˙11˙σ˙˙˙˙ p˙C N˙˙˙˙˙p˙˙˙˙

-(N˙˙/V) + k˙˙˙˙

dN˙ = (.)

(˙˙N˙ indipendente ˙˙ p, v)

dN_˙˙= 0˙˙

dN = C˙x˙(dp/p) + Cp˙˙ (dv/v)

.....

∆ ... un ce n và lezze d.......?

dull = T˙ds - ˙˙ sdp

dv = ˙˙˙˙ - f˙˙1˙ ˙ f

Gp dv + V dp˙ R˙ _dT/dt = ˙˙ d

dV˙˙=dp˙˙˙.....(dv˙˙˙1˙ ˙ V dp)

le relazioni di eulero e gibbs - duhem

μ = μ (˙s, V, x˙i)

K = ˙˙. (..)˙(sistem identico

˙˙ KS K(˙˙, X1˙...) K =...06 giorno 0 _l ˚..S

..( G...1˚ordine

uK (s V, x˙i)

μ˙˙˙ 2ks

(2kj˙K) + ∂μ/ _{k, k} kk

U/ = (∂K/2V˙ s˙). ( _{μ .. ˙ T) + ..... (..+˙)}

∂μ/∂s _sVx˙

Y + (.....

∂ks˙ kk˙

2k˙s K

Lk˙ks˙. 1 _l )

2kK (∂ ....˙ k˙ _ks