Fisica tecnica - Appunti

FISICA TECNICA

Fondamenti di Termodinamica

alcune definizioni...

• Sistema Termodinamico = porzione di materia delimitata da un contorno

a) Semplice - dinamicamente e fisicamente omogeneo e isotropo

b) 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
• a) SEMPLICE = dinamicamente e fisicamente omogeneo e isotropo indipendente dalla direzione in cui lo si considera indipendente dalla posizione
• b) 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
• 1) RIGIDO - MOBILE a livello meccanico
• 2) PERMEABILE - IMPERMEABILE a livello chimico
• 3) 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 caratteritiche di un sistema -->

introduzione delle VARIABILI TERMODINAMICHE (determinano stato esterno)

• a) INTENSIVE T, p, L
• b) ESTENSIVE m, V, L
• c) 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

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

insieme delle trasformazioni compiute da sistema e ambiente

esso è REVERSIBILE se: 1) # trasform. invertibili → q.st. 2) # 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

B

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_AB (x_A, y_A) = g