Fisica tecnica lezione

OBIETTIV0

Studiare la conversione dell'energia e l'interazione energia-materia per fornire all'uomo energia nelle forme necessarie

Esempi: CONVERSIONE DELL'ENERGIA

• calore in energia meccanica o elettrica (motori)
• energia elettrica in calore (frigoriferi e pompe di calore)
• radiazione solare in calore (pannelli solari termici)

TRASMISSIONE DEL CALORE

• dispersioni termiche di un sistema o edificio
• raffreddamento di dispositivi meccanici o elettronici

85% dell'energia utilizzata proviene da fonti fossili e viene convertita in calore

• fonti fossili → COMBUSTIONE → calore → eventuale lavoro

DISCIPLINE

• TERMODINAMICA → studia macroscopicamente un sistema soggetto a scambi di energia
• TRASMISSIONE DEL CALORE → studia il trasporto dell'energia dovute a differenze di temperatura

OBIETTIVO

Studiare la conversione dell'energia e l'interazione energia-materia, per fornire all'uomo energia nelle forme necessarie

Esempi: CONVERSIONE DELL'ENERGIA

• calore in energia meccanica o elettrica (motori)
• energia elettrica in calore (frigoriferi e pompe di calore)
• radiazione solare in calore (pannelli solari termici)

TRASMISSIONE DEL CALORE

• dispersioni termiche di un sistema o edificio
• raffreddamento di dispositivi meccanici o elettronici

85% dell'energia utilizzata proviene da fonti fossili e viene convertita in calore

• fonti fossili -> COMBUSTIONE -> calore -> eventuale lavoro

DISCIPLINE

• TERMODINAMICA -> studia macroscopicamente un sistema soggetto a scambi di energia
• TRASMISSIONE DEL CALORE -> studia il trasporto dell'energia dovuto a differenze di temperatura

SISTEMA TERMODINAMICO

Sistema termodinamico semplice: esente da reazioni nucleari, chimiche e da azioni elettromagnetiche.

È soggetto a scambi di massa, calore e lavoro.

LAVORO

trasferimento di energia di tipo meccanico

NON È FUNZIONE DI STATO

il sistema nel passaggio tra 0 e 1 cambia in base alla combinazione di scambi energetici

L_A ≠ L_B ≠ L_C

CALORE

trasferimento di energia di tipo termico

NON È FUNZIONE DI STATO

dipende dal percorso e trasformazioni che avvengono

Q_A ≠ Q_B ≠ Q_C

SISTEMA SEMPLICE

non esistono pareti all'interno

SISTEMA COMPLESSO

esistono pareti all'interno

Si distinguono subsistemi

SISTEMA ISOLATO

pareti esterne chiuse ad ogni scambio

PARETI

• consentono / non consentono lo scambio di:
  • → massa impenetrabili / porose
  • → lavoro rigide / mobili
  • → calore adiabatiche / diatermiche

GRANDEZZE TERMODINAMICHE

Grandezze intensive → non includono informazioni sull'estensione del sistema

• T (temperatura): potenziale di interazione termica
• P (pressione): potenziale di interazione meccanica
• μ (potenziale chimico): potenziale di interazione chimica

Maggiore è la differenza di potenziale, maggiore è l'interazione tra i due corpi.

Grandezze estensive

• m (massa)
• n (numero di moli)
• V (volume)

• E_c (energia cinetica) → associata alla velocità macroscopica del sistema - È FUNZIONE DI STATO
• E_p (energia potenziale) → associata alla posizione nel campo gravitazionale - È FUNZIONE DI STATO
• U (energia interna) → energia cinetica dei costituenti della materia - È FUNZIONE DI STATO
• associabile alle T dei corpi

ENERGIA INTERNA U

Multiplo di Joule

Lavoro esterno nel sistema

L = ΔE_p^o + ΔE_c^o + ΔU

L = ΔU

Equilibrio Termodinamico

Stato di equilibrio

Un sistema semplice è detto in equilibrio se le grandezze intensive (T, P, μ) hanno un valore uguale in tutti i punti del sistema e non ci siano trasformazioni in atto all'interno.

Esso è macroscopicamente caratterizzato conoscendo i valori di U, V, m.

Le grandezze intensive possono essere definite e misurate solo se il sistema è in equilibrio, poiché sono grandezze macroscopiche di tipo statistico.

U può essere sempre definito

Principio dell'equilibrio locale

Un sistema in condizioni di non equilibrio, può essere suddiviso in sotto-sistemi sufficientemente p