Teoria corso di Fisica

Corso di fisica

Capitolo 1 – La termodinamica

Cos'è la termodinamica?

La termodinamica è quel ramo della fisica che si occupa delle trasformazioni subite da dei sistemi termodinamici (è un sistema oggetto della nostra osservazione, scelto per studiare le proprietà fisiche come ad esempio le variazioni di pressione, temperatura e calore nel tempo. Esempio: dell’acqua che si scalda in una pentola) indotte da calore e temperatura.

Le grandezze fondamentali

• Temperatura è una grandezza fisica che descrive lo stato termico di un corpo. Permette di determinare se un corpo è in equilibrio termico con un altro (cioè quando tra due corpi non avviene nessuno scambio di calore). Essa è una grandezza intensiva, in cui il valore dipende solo dalle proprietà o dallo stato dei corpi o sistemi di riferimento, e non dalle dimensioni di quest’ultimi.
  • Il suo strumento di misura è il termometro.
  • Le sue unità di misura sono: grado centigrado o Celsius, grado Kelvin e grado Fahrenheit.
• Calore è una grandezza fisica definita come l’energia che viene scambiata tra due sistemi tra cui sussiste una differenza di temperatura. Quindi si può trasferire da un corpo a temperatura più alta ad uno con temperatura più bassa.
  • Il suo strumento di misura è il calorimetro. È un dispositivo per misurare il flusso del calore e le sue trasformazioni. Esistono diversi tipi di calorimetro, che più o meno sono tra loro equivalenti. Pertanto prendiamo in considerazione quello a ghiaccio o ad acqua: (Se un recipiente contiene una miscela d’acqua e ghiaccio tra di loro in equilibrio e se il recipiente che viene posto per un certo tempo a contatto con un sistema più caldo si riscontra che una parte del ghiaccio fonde, senza tuttavia che cambia la temperatura della miscela.)
  • Le unità di misura del calore sono la caloria e il Joule. La caloria è definita come la quantità di calore necessaria per portare 1 grammo di acqua ad innalzare la sua temperatura di 1 grado centigrado. (Da 14,5 ° a 15,5°).
  • Il Joule è l’equivalente meccanico. Abbiamo detto che il calore corrisponde all’energia, avente come unità di misura il Joule, precisamente 1 cal = 4,186 Joule.

Le trasformazioni termodinamiche

Quando un sistema termodinamico cambia stato, cioè quando cambia nel tempo il valore dei parametri di stato, si dice che il sistema subisce una trasformazione. Analizziamo le differenti categorie di trasformazioni:

• Trasformazioni fra stati di equilibrio: Chiameremo così quelle trasformazioni che portano il sistema da uno stato iniziale di equilibrio a uno stato finale anch’esso di equilibrio. Poiché un sistema isolato inizialmente in equilibrio permane in tale stato, evidentemente durante una trasformazione di questo tipo il sistema non può essere isolato. La termodinamica degli stati di equilibrio, che tratta questo tipo di trasformazioni, si occupa delle relazioni che intercorrono fra i parametri di stati iniziale e finale che il sistema assume rispettivamente prima e dopo la trasformazione, e l’energia che nelle varie forme il sistema scambia con l’ambiente durante la trasformazione.
• Trasformazione cicliche: Una tras