Fisica tecnica - Appunti

Fisica tecnica

Fondamenti di termodinamica

Alcune definizioni...

Sistema termodinamico = porzione di materia delimitata da un contorno.

• Semplice - dinamicamente e fisicamente omogeneo e isotropo.
• Composto - insieme di più sottosistemi.

- Superficie di contatto condivisa, priva di massa e volume.

- Può anche essere semplificato, ovvero:

• Trascurabili: i campi di forze di massa.
• Assenza di campi di forze di superficie.
• Chimicamente inerte.

Rigido - 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 ->

e) Isolato -> nessuno scambio.

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

Stato = insieme delle grandezze caratteristiche di un sistema.

- Introduzione delle variabili termodinamiche.

• Intensive T, p.
• Estensive m, V, L.
• Specifiche (ne additive...).

Se esse non cambiano => stato di equilibrio.

Non ci sono potenziali non bilanciati o forze motrici all'interno del sistema.

Fisica tecnica

Fondamenti di termodinamica

Alcune definizioni...

Sistema termodinamico = porzione di materia delimitato da un contorno.

• Semplice = dinamicamente e fisicamente omogeneo e isotropo indipendente dalla direzione in cui lo si considera indipendente dalla posizione.
• Composto = insieme di più sottosistemi.

Superficie di contatto condivisa, priva di massa e volume.

Può anche essere semplificato, ovvero:

• Trascurabili: i campi di forze di massa.
• Assenza di campi di forze di superficie.
• Chimicamente inerte.
• Rigido - 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 discreta.

- Stato della tappe.

Stato = insieme delle grandezze caratteristiche di un sistema --> introduzione delle variabili termodinamiche (determinano stato esterno).

• Intensive T, p, L.
• Estensive m, V, L.
• Specifiche V, V/N (le additive: β + M = 1.

Se esse non cambiano => stato di equilibrio.

Non ci sono potenziali non bilanciati o forze motrici all'interno del sistema.

Trasformazione

Trasformazione: variazione di stato di un sistema che provoca un allontanamento temporaneo dall'equilibrio.

Ex essa avviene attraverso successioni di stati di equilibrio.

OSS: Trasf. q.t. non esistono realmente molti processi possono essere approssimati a tale modello.

Ex: sistema cilindro-pistone.

C = 340 (m/s) -> velocità di perturbazione della pressione.

W̅ = 4000 giri = 4000 ∙2H/m [m/60 λ](∝ H = 0,1m ⇒ W̅ = 13,3 m/s) ⇒ W̅ ≪ C la velocità meccanica è di almeno un o.d.d. inferiore a quella della velocità termodinamica ⇒ è possibile approssimarla ad una trasf. q.st.

OSS: quasi-statica ↔ invertibile (SINONIMI).

Processo

Processo: insieme delle trasformazioni compiute da sistema e ambiente.

Esso è reversibile se:

• # Trasform. invertibili → q.st.
• # Sottosistemi interagenti → trovano in mutuo equilibrio.

Ex.! c'è sempre mutuo equilibrio fra i sottosistemi... ⇒ processo irreversibile.

La temperatura e "principio zero"

Teo: (↕ temperatura) -- principio zero della termodinamica.

Hyp: siamo in un sistema semplificato con pochi vincoli imposti ⇒ è permessa interazione termica.

f(x_A, y_I, x_B, U_B) ≠ Ø

Funzione di stato della temperatura che dipende da due variabili indip. x e y.

Th: A in eq. T con B ⇒ A eq. T con C.

L’uguaglianza della temperatura è l’unico requisito per l’equilibrio termico.

Dim:

1) A eq. T B
f_AB(x_A, y_A; x_B, y_B) = Φ ⇒ x_B = g_AB (x_A, y_A)

2) B eq. T C
f_BC(x_B, y_B; x_C, y_C) ≠ Φ ⇒ x_B = g_BC (x_C, y_C)

3) A eq. T C
f_AC(x_A, y_A; x_C, y_C) = Φ ⇒ g