Fisica tecnica - raccolta di tutte le lezioni teoriche

FISICA TECNICA

1^a parte TERMODINAMICA (Fondamenti)

2^a parte » » (Applicata)

3^a parte FENOMENI DI TRASPORTO

Trasporto di ENERGIA / CALORE

60%

• LIBRO: Non in stampa
• Perrochia Silvetri
  • Introduzione alla termodinamica
  • Ai fenomeni di trasporto

ESERCITAZIONI –> "Esercizi di Termodinamica"

PRO POSSO ANTARI

Sulla 3^a parte F. di trasporto

Problemi di trasmissione

DEL VOLUME DETAMINI DE PONTE

• ESAME
  • Scritto + Orale
  • 1) 4 problemi -> 2 TERMOD + 2 F. TRASPORTO
  • 2) Orale se passi scritto

1^o settimana: segre teorico

2^a settimana: molte lezioni, molte ero

3^a: mi poi bene que segno

Termodinamica

• Spiega funzionamento macchine
• Vedremo termodinamica stati di equilibrio

(Non faremo la Termo. D. chiusa => troppo specifica)

Oggetto di studio

Sistema T. Din.

Tutto quello che è dentro la superficie chiusa è il sistema T.D.

Quello che è fuori è l'ambiente

Non è importante conoscere la struttura della materia

È importante sapere cosa c'è dentro il sistema

• N1, N2, N3... (N numero di moli di ... elemento (H₂O ecc.))
  • Composizione sistema

Trascuriamo i campi di forza

• Effetti superficiali ed elastici
• Reazioni chimiche o nucleari
• Cariche libere

(Intendiamo che il S.T.D. sia metto da cordiale)

Stato del S.T.D.

• Per sapere descrivere lo stato servono (x e v)
• (Posizione e velocità)
• Dobbiamo studiare l'evoluzione dello stato del sistema

EQUILIBRIO

- Stato di eq. TD isolando il sistema esso rimane allo stato di prima

I POSTULATO → DEF. STATI DI EQUILIBRIO

Per un sistema semplice (non ho struttura interna) esistono stati caratterizzati completamente dai valori di energia interna, volume e composizione, detti stati di equilibrio

Non è sufficiente avere 2 sistemi in equilibrio per avere un sistema composto in equilibrio

¹⁰⁰   ₂₀ → ¹⁰⁰   ₂₀ sono in equilibrio 2 sist. semplici

¹⁰⁰   ₂₀ →    ⁶⁰   ₄₀ è in equilibrio il sist composto

PROPRIETÀ (o grandezze) ESTENSIVE

→ GODONO DELLA PROPRIETÀ

   ^M   _T = M₁ + M₂        MASSA

   ^V   _T = V₁ + V₂       VOLUME

   ^N   _T = N₁ + N₂

Grandezze estensive specifiche

                ^U   _π = U*         ENERGIA INTERNA MASSICA

                                      [\small J\large /\small kg\large] → specifiche alla massa

                      ^U   _N = U       MOLARE

                 [\small J\large /\small kmol\large] → specifico alla mole

                    ^N   _T= ∑ N_j

                    ^V* =    V  /  π            VOLUME MASSICO

        ^V =    V  /  N_T           VOLUME MOLARE

S_τ = S₁(U₁)

S₂ = S₂(U₂)

S₁ = A₁ + B₁ ln(U₁)

S₂ = A₂ + B₂ ln(U₂)

V._inv del vincoloU₁+U₂=U_τ=Cost

S_τ = A₁ + A₂ + B₁ ln(U₁) + B₂ ln(U_τ−U₁)

per trovare il massimo

ottengo quindi che:

U₁ = B₁ U_τ / B₁ + B₂

U₂ = B₂ U_τ / B₁ + B₂

Il lavoro infinitesimo usi da quindi la differenza delle due moli.

δV=Vp - Vi

è negativo, però

δW = -Pe δV

δV = -δV

ma dunque

δW = -Pe δV

Prendo un sistema semplice che evolve quasi-staticamente

Tutte le grandezze intensive sono definite

A, T, P

B, P2

per far sì che evolva q-s Pe deve essere uguale a P

Supponiamo che Pe > P

→ ho uno spostamento nel punto

→ ho uno spostamento (pressione sonora)

δW = -PdV

Variazione del sistema

Studio del gas ideale

PV = nRT

equazione di stato dei gas ideali

S = S (U,V,N)

Ne ho tenuto sevolo in realtà

L'energia interna dei gas ideali è funzione

solo della temperatura

U = U(T)

ΔU = Q + W

L'acqua non si

scalda, quindi non ha

scambiato calore, non

varia il lavoro.

S = S(U,V,N)

s = s(m,v,T) entropia specifica

S = s₀ + ∫ ^U,V_U0,V0 c_v ln

Relazione fondamentale del gas ideale

1. ∂S / ∂U |_V,N = ∂s / ∂u |_v = R / T

2. ∂S / ∂V |_U,N = ∂s / ∂v |_u = f'^-1

R / T =

P / T =

PV / N = RT =

Quindi

PV = nRT

Individuare gli stati di equilibrio del sistema composto

L'entropia di un sistema composto

S_T = ∑ S_J

Se il sistema è in equilibrio, anche gli sottosistemi sono in equilibrio

S_J = S_J(U_J, V_J, N_J)

Scomposiamo il sistema composto in fatto di 2 sistemi

allora S_T = S₁(U₁, V₁, N₍₁₎) + S₂(U₂, V₂, N₍₂₎)

dS_T = 0 a d_i + variabili

d S_T = d S₁ + d S₂

introduciamo sopra le grandezze intensive

d S_T = (1/T₁) dU₁ + (P₁/T₁) d V₁ - ∑ μ_J(1) (1/T₁) dN_J(1)

Ma so che dU₂ = -dU₁, introduco i vincoli esterni

d S_T = (1/T₁ - 1/T₂) d U₁ + (P₁/T₁ - P₂/T₂) dV₁ + ∑