Schemi Fisica Tecnica

Fisica Tecnica:

• Lezione 1: definizioni
• Sistema termodinamico semplice: soggetto a scambi di massa, calore e lavoro.
• Lavoro [J]: trasferimento di energia di tipo meccanico; NO FUNZIONE DI STATO.
• Calore [J]: trasferimento di energia di tipo termico; NO FUNZ. ST.
• Funzione di stato: trasferimento di en. che dipende da stato in e fin e non dal processo.
• Sistema
  • Semplice
  • Composto
  • Isolato
• Pareti
  • Massa = impermeabili/permeabili
  • Lavoro = rigide/mobili
  • Calore = adiabatico/diatermiche
• Intensive
  • T temp. [K]
  • p press. [Pa]
  • μ pot. chim. [J/mol]
• Estensive:
  • m massa [kg]
  • M moli [mol]
  • V volume [m³], v [m³/kg] spec.
  • Ec en. cin. [J] − FUNZIONE STATO
  • Ep en. pot. [J] − FUNZIONE STATO
  • U en. int. [J] − FUNZIONE STATO

Ep = mgh

Ec = 1/2 mv²

L = ΔU

• Stato di equilibrio: un sistema macr. si dice in equilibrio se le grandezze intensive hanno un valore uguale in tutti i punti del sistema (macroscopicamente coerenti, note U, V, m)
• Principio dell'equilibrio locale: un sistema in cond. di non-equilibrio può essere suddiviso in sotto-sistemi applic. piccoli da potersi considerare in equilibrio (termodinamico)
• Trasf. int. reversibili (TIR): o quasi-statiche: trasf. reali approssimato da una successione di stati di equilibrio. (v trans 0 ⟹ Raffreddamento ⟹ T > T_inv
• μ < 0 ⟹ Riscaldamento ⟹ T < T_inv

dS = C_p dT/T - v^— K_p dp > 0

Gas ideale:

• μ ≡ 0 , T cost , K_p = 1/1

dS = C_p/T dT - R/ρ dp > 0

UGELLI e DIFFUSORI:

condotti che hanno variazione di sezione graduale senza attriti (no scambi Q e L)

• é TIR, ISODINAMICA e gas IDEALE.

S₁ = S₂

h₁ + w₁²/2 = h₂ + w₂²/2

con dh = dp/ρ

Ṁ = Ṁ ⟹ ρ₁ · w₁ · A₁ = ρ₂ · w₂ · A₂

M numero di Mach ⟹ M = w²/c²

dA/A = - dW/W (1 - M²)

• M < 1 ugelli convergenti
• M > 1 '' divergenti

Bilancio entropico sul ciclo:

2→3: s₂ + Δs_c + ṡ_gen = s₃ ⇒ Δs_c = s₃ - s₂

4→1: s₄ + Δs_pf + ṡ_1gen = s₁ ⇒ Δs_pf = s₁ - s₄

TOT: Δs_tot = Δs_c + Δs_pf + ṡ_pro = 0 ⇒ Δs_c = -Δs_pf

(s₃ - s₂) = - (s₁ - s₄)

Rendimento:

η = 1 - T₁ / T₂ ⇒ η_c = η^It

(pos: - l_c - l_p)

(impossibile da realizzare se profeti non sappenta.

ma fattue isoentro. e isoterni quasi)

IL CICLO JOULE-BRAYTON:

CASO IDEALE:

1→2: comprimere isoentropica

2→3: riscaldamento isobaro

3→4: espansione isoentropica

4→1: raffreddamento isobaro

I primo → bilancio: q_in + l_in = q_out + l_out (Ip. sist. aperti)

quindi:

l_in = h₂ - h₁ = C_p (T₂ - T₁)

q_in = h₃ - h₂ = C_p (T₃ - T₂)

l_out = h₃ - h₄ = C_p (T₃ - T₄)

q_out = h₄ - h₁ = C_p (T₄ - T₁)

vale che → 150BARE: β = p₂ / p₁ = p₃ / p₄ (rapporto di comprensione)

ISOENTROPICHE

T₂ = T₁ β^(k-1)/k con k = C_p / C_v

dalle politropiche

T₄ = T₃ 1/ β^(k-1)/k ⇒ T₃ / T₂ = T₄ / T₁