Termodinamica

Meccanica ⇒ Termodinamica

La termodinamica viene sviluppata per descrivere gli scambi di energia, i quali sono processi fenomenologici pertanto non è rigorosa. Si pensava che l'energia veniva trasportata via un fluido detto "calorico" il quale non esiste. Quando dobbiamo parlare di fase d'attrito ovvero di forza dissipatrice dobbiamo introdurre la nozione di energia termica. La temperatura è una variabile che, rispetto all'interazione meccanica, a livello microscopico, indica la variazione di energia termica, la quale è legato a quella cinetica ed indica livelli E_m, eterogenei (numero di particelle). La termodinamica classica si occupa dei bilanci energetici di un processo fisico-chimico.

• Sistema aperto: scambio energia e materia
• Sistema chiuso: scambio energia
• Sistema isolato: no scambio

Le variabili termodinamiche sono V, P, T, C, m Possono essere Estensive (additive) o Intensive (indipendenti dalla grandezza del sistema). Queste servono a definire lo stato termodinamico, il quale non coincide con quello meccanico. Il calore è una forma di energia in transito, questo è sempre legato a degli scambi. La temperatura è una proprietà termometrica, per esempio la dilatazione termica dei solidi.

ΔV/V = μ ΔT

ΔL/L = b ΔT

b = coeff. di espansione lineare (°C⁻¹)

punto triplo di H₂O

0,01 Celsius vs 0,1°C

T_f = 100°C

b 10^-6 °C⁻¹

• rame 17
• ottone 19
• pyrex 3.3
• invar 0.9
• acciaio 12

scala con 100 suddivisioni

Problema 1

Calcolare quanto spazio lasciare tra le rotaie di acciaio

L = 10³ m qui 10 cm = ΔL¹

ΔL = x

Problema 2

Ampolla

r = 0,1 mm

V = 1 cm³

Δh = ?

μ = 18 · 10^-5

ΔT = 10°C

Andiamo a definire lo stale di equilibrio.

(W - Q)_A (W - Q)_B

dipendono solo da S.I e S.F.

(W - Q)_A + (W - Q)_C = 0

(W - Q)_B + (W - Q)_C = 0

[ entrambe cicliche ]

(W - Q)_A - (W - Q)_B = 0

(W - Q)_A = (W - Q)_B abbiamo dimostrato come dipende solo dagli estremi. ⇒(Q - W) = f(A,B)

Q.e Q presi separatamente dipendono dalla transfor février

Dimostriamo che la f.ne f(A,B)= U_B - U_A con U = f.ne

(Q - W)_0,a = f(O,A)(Q - W)_b = f(O,B)

⇒ (Q - W)_b - (Q - W)_a = f(O,B) - f(O,A)

[ (Q - W)_A,B = f(B) - f(A)]col

(Q - W)_A,B = U(B) - U(A)

L'principio ENERGIA INTERNA della termodinamica per una transformatione non cíclica ΔU = Q - W il bilancio di lavoro compiuto e calore scambiato è &pe: alla variazione di energia interna.

Se vogliamo calcolare il calore specifico in f.ne di T (C_T) per i solidi vale la legge di Dulong e Petit:

per T > T_D con T_D = Temp. di Debye il calore specifico è costante e pari a 25 J/molK

Il calore latente è la quantità di calore per unità di massa che va fornito per passare da 1 stato all’altro es. solido → liquido: Q = m L_f

SORGENTE è un sistema che è in grado di cedere o assorbire calore mantenendo costante la sua temperatura.

TRASMISSIONE di CALORE

1. CONDUTTORE: due capi A e B a contatto con T_A > T_B assorbe calore e B risulta lungo micro o micro
2. CONVEZIONE
3. IRRAGGIAMENTO