Teoria fisica

Diagrammi di stato per trasformazioni con cambiamento di fase

17. T-v

18. p-v nel processo di evaporazione T e p devono rimanere costanti, v varia. Quando è finito il processo, varia sia la pressione che volume specifico

19. PUNTO CRITICO: coincidenza dei punti rappresentativi dello stato di liquido saturo e vapore saturo. A p>di p critica, il cambiamento di fase non avviene in maniera distinta perché il volume specifico di una sostanza aumenta continuamente, e in ogni istante esiste solo una fase. Quindi non c'è la linea di separazione da liquido sottoraffreddato a vapore surriscaldato, ma per convezione se: T>Tcr = vapore surriscaldato. Se T<T cR= liquido sottoraffreddato

20. LINEA DEL PUNTO TRIPLO nei diagrammi p-v e T-v: in determinate condizioni, tutte e tre le fasi di una sostanza pura coesistono in equilibrio

21. PUNTO TRIPLO nel diagramma p-T

22. DIAGRAMMA p-T detto delle fasi

SUBLIMAZIONE: se una sostanza passa da solido a vapore senza fondere.

Questo avviene solo a pressioni inferiori al punto triplo perché a tali pressioni una sostanza pura non può essere liquida.

EVAPORAZIONE: da liquida a vapore

LIQUEFAZIONE: da solida a liquida

23. ENTALPIA: combinazione di proprietà termodinamiche. È un proprietà termodinamica estensiva. Siccome è costituita da funzioni di stato, anche l'entalpia è una funzione di stato e dipende dallo stato termodinamico del sistema. H= U+p*V

24. ENTALPIA DI VAPORIZZAZIONE O CALORE LATENTE DI VAPORIZZAZIONE (hlv): è la quantità di energia necessaria per vaporizzare l'unità di massa di un liquido saturo a una data temperatura o pressione, e decresce all'aumentare della temperatura o pressione fino a ridursi a 0 nel punto critico.

25. MISCELA SATURA DI LIQUIDO-VAPORE: durante un processo di vaporizzazione, una sostanza esiste in parte come liquido e in parte come vapore.

26. TITOLO (x): rapporto tra massa di vapore e massa totale.

della miscela, ha significato solo nelle zone delle miscelesature ed è compreso tra 0 e 1. Può essere una delle due proprietà intensive indipendenti necessarie per descrivere lo stato termodinamico delle miscele sature.

VOLUME SPECIFICO MEDIO: vmed= vl + xvlv (m^3/kg)

i valori medi delle proprietà delle miscele sono sempre compresi tra i valori delle proprietà del liquido saturo e del vapore saturo.

EQUAZIONI DI STATO: nel caso di sistema termodinamico costituito da sostanza pura, sono le equazioni che legano 3 proprietà termodinamiche intensive.

GAS: la fase aeriforme di una sostanza quando la T è superiore a quella critica.

VAPORE: la fase aeriforme di una sostanza quando la T è inferiore a quella critica.

QUANDO UN GAS PUÒ ESSERE CONSIDERATO IDEALE? Quando è a basse densità. L'aria in condizioni atmosferiche lo è, il vapore d'acqua presente nell'aria è gas ideale.

ma se ha pressione superiore a 10 kPa non lo è più.

Cap 51. LAVORO DI VARIAZIONE DI VOLUME:

Il lavoro di variazione di volume è il principale tipo di lavoro che caratterizza il funzionamento dei motori alternativi. Durante l'espansione, i gas di combustione forzano il pistone a muoversi e quindi l'albero motore a ruotare.

Considerando una trasformazione quasi statica: L = F * ds, ds = p * dV

Il lavoro totale di variazione di volume è dato da: L = integrale da 1 a 2 di p * dV

Il lavoro è una funzione di linea, se non lo fosse nessuna macchina termodinamica ciclica potrebbe operare come macchina per la produzione di lavoro.

2. TRASFORMAZIONI:

ISOTERMA:

T costante, quindi P * V = C

Variazione energia interna = 0 quindi Q = L

L = C * ln(Vf / Vi)

ISOBARA:

P costante, quindi: P1 * V1 = n * R * T1

P2 * V2 = n * R * T2

P1 = P2

C = T / V

Variazione energia interna = Q - L

Q = n * cp * (Tf - Ti)

L = p * (Tf - Ti)

Variazione energia interna se non ho i dati: n * cv * (Tf - Ti)

ISOCORA:

P1 * V1 = n * R * T1

P2 * V2 = n * R * T2

V1 = V2

C = T / p

L = 0

Variazione energia interna = n * cv * (Tf - Ti)

POLINTROPICA O

ADIABATICA: Q= 0 quindi variazione energia interna = -LC=p*V^np=C*V^-n

3. CALORE SPECIFICO: energia richiesta per innalzare di un grado (C°) o (K) la temperatura della massa unitaria di sostanza. U.I KJ/Kg*K o KJ/Kg*C°

4. CALORE SPECIFICO A VOLUME COSTANTE: energia richiesta per innalzare di un grado (C°) o (K) la temperatura della massa unitaria di sostanza mantenendo il volume costante

5. CALORE SPECIFICO A PRESSIONE COSTANTE: energia richiesta per innalzare di un grado (C°) o (K) la temperatura della massa unitaria di sostanza mantenendo la pressione costante

6. TRASFORMAZIONE A VOLUME COSTANTE CON cv: variazione energia interna: cv*(T2-T1)cv = dx u / dx T

7. TRASFORMAZIONE A PRESSIONE COSTANTE CON cp: variazione entalpia: cp*(t2-T1)cp = dx h / dx T

8. ESPERIMENTO DI JOULE: prese un serbatoio con acqua e mise due ampolle collegate tra di loro e con un rubinetto, rimepi una delle due di gas e nel frattempo tenne ocnto della temperatura dell'acqua con il termometro.

Dopo un po' aprì il rubinetto e fece espandere il gas nell'altra ampolla, vide che la temperatura dell'acqua non varia, ma varia la pressione e il volume. Da questo capisce che l'energia interna e l'entalpia sono in funzione solo della temperatura. CALORI SPECIFICI DEI GAS IDEALI A BASSE PRESSIONI: sono detti calori specifici a pressione 0 e si scrivono cp0 e cv0. RELAZIONI TRA CALORI SPECIFICI DI GAS IDEALI: cp = cv + R. ENTALPIA, CALORE SPECIFICO E ENERGIA INTERNA PER SOLIDI E LIQUIDI: solidi e liquidi hanno in comune che il loro volume proprio non varia, quindi cp = cv = c, perciò la variazione di energia è c*(T2-T1). Variazione entalpia: c*(T2-T1) + v (specifico) * (p2-p1), questo perché h = u + p*v. CAP 61. VOLUME DI CONTROLLO: dispositivi che comportano flusso di massa tra ingresso e uscita, sono costituiti da una parte impermeabile e una o più permeabili. In generale ogni regione arbitraria dello spazio è assimilabile a.

Un volume di controllo. Volume di controllo non significa che il volume non si modifichi nel tempo, infatti un V.C può essere a contorno rigido come ugello o a contorno mobile come sistema cilindro pistone. In generale quasi tutti i volumi di controllo hanno contorno fisso e fatta eccezione del lavoro di variazione di volume sono interessati da scambi di calore e lavoro come i sistemi chiusi.

SUPERFICIE DI CONTROLLO: contorno del volume di controllo, può essere reale o immaginario.

PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELLA MASSA SISTEMI APERTI: la massa come l'energia è una proprietà che si conserva e non può essere né creata né distrutta, ma le masse possono essere convertite una nell'altra secondo la legge di Einstein: E = m*c^2 (c= velocità della luce) Variazione netta di massa = Σme - Σmu.

PORTATA IN MASSA: quantità di massa che fluisce attraverso una sezione trasversale per unità di tempo.

È proporzionale all'area della sezione trasversale del condotto, alla velocità e alla densità del fluido. Formula: ṁ = W * A * densità^5. FLUSSO UNIDIMENSIONALE: il flusso di un fluido in un condotto se riferito ai valori medi delle proprietà, siccome le proprietà variano in una sola direzione. Le proprietà sono uniformi per ogni sezione trasversale normale alla direzione del flusso, ma non stazionarie. Schematizzare un flusso in un condotto come unidimensionale non influisce su tutte le proprietà tranne che sulla velocità, perché varia da 0 in prossimità delle pareti a un massimo in corrispondenza dell'asse, quindi viene utilizzata la velocità media. PORTATA IN VOLUME: correlata alla portata in massa, è la quantità di volume che fluisce attraverso una sezione trasversale per unità di tempo. Formula: V̇ = W * A. Correlazione con portata in massa: ṁ = densità *V° o m°= V/v⁷. PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA SISTEMI APERTI: l'energia può variare a causa del flusso di massa attraverso il volume di controllo. Quando la massa entra, l'energia del sistema aumenta perché la massa porta con se l'energia, quando la massa esce l'energia del sistema diminuisce. Variazione netta energia nel V.C= energia totale che attraversa il contorno come calore e lavoro + energia totale della massa che entra - energia totale della massa che esce. Variazione energia nel V.C= Q-L + ∑m°e -∑m°u. Se il contorno del V.C è fisso, il lavoro di variazione di volume è nullo, si ha lavoro d'elica e lavoro elettrico. Se il contorno è isolato lo scambio termico è nullo. 8. LAVORO DI PULSIONE: lavoro necessario a mantenere il flusso di massa attraverso il volume di controllo. Può essere quantificato facendo riferimento a un fluido con volume V, il fluido.

Come un pistone immaginario forzerà il fluido a entrare all'interno del volume di controllo. È espresso in termini di proprietà perché è il prodotto di due proprietà del fluido Lp = p * V9.

ENERGIA TOTALE DI UN FLUIDO CHE SCORRE RIFERITA ALL'UNITÀ DI MASSA:

• Se fluido immobile: Ɵ = ecin + epot + u
• Se fluido in movimento: Ɵ = lp + ecin + epot + u

Siccome lp + p * v e ho anche u, possono sostituire p * v + u con h quindi: Ɵ = h + ecin + epot

PROCESSO A FLUSSO STAZIONARIO: processo durante il quale un fluido scorre attraverso un volume di controllo in modo stazionario. Durante questo processo le proprietà del fluido all'interno del V.C. possono variare da punto a punto ma devono rimanere le stesse per ogni punto fissato. Processo a flusso stazionario deve avere queste caratteristiche:

• Nessuna proprietà intensiva o estensiva all'interno del V.C varia con il tempo. Quindi lavoro di variazione di volume = 0
• Nessuna

ito del V.C devono rimanere costanti nel tempo. Questo significa che il volume di fluido che entra nel V.C deve essere uguale al volume di fluido che esce dal V.C durante un processo a flusso stazionario.