Termodinamica Applicata

Termodinamica Applicata

Cap 1: Introduzione

Se la meccanica classica studia il moto di punti materiali o di corpi rigidi, cioè di sistemi che non hanno una struttura interna, o che, internamente, non subiscono alcuna variazione di stato fisico (entro certi limiti e tutte le graniture che si possono immaginare), la termodinamica studia i cambiamenti di stato di materia a diverse condizioni chimico-fisiche che quindi questo ha un moto di insieme.

• Def. di sistema : Oggetto fisico interessato dallo studio, concettualmente privo di estensione e influenzato da un ambiente.

Tipicamente sistemi studiati in termodinamica, che indichiamo con A, sono porzioni di materia, di natura {solido/liquido/gas}, come tali sono costituiti da un numero elevatissimo di atomi (o molecole), ed in pratica non possono essere rappresentati singolarmente da relazioni semplici. Si parla quindi di medie statistiche, rispetto alle proprietà e moto delle singole particelle.

Lo studio può essere fatto con due discipline teoriche: la meccanica statistica (la {classica e quantistica}) e/o la termodinamica.

La termodinamica introduce una nuova descrizione dei sistemi utilizzando delle grandezze, dette proprietà termodinamiche, ognuna delle quali per esse avrà un punto corrispondente senza nessuna nozione particellare di A.

Nella termodinamica il sistema può scambiare energia con l’ambiente unico esterno attraverso due diverse modalità:

• Lavoro e Calore.

Scambio di Lavoro

Abbiamo due sistemi A e B, costituiti da un fluido e separati da un pistone solido permeabile che si considerei compresso in B.

Il fluido, o più in generale la materia, con tenuta in A applica una forza a A B (fluido e pistone). Se il pistone che separa A e B si sposta, allora si avvicina uno scambio di lavoro fra A e B attraverso una superficie di separazione S.

Si chiama lavoro compiuto su A infatti getto prodotti uguali delle forze che A applica su B e dei rispettivi spostamenti.

Scenario di Calore

Abbiamo due sistemi A e B a contatto in modo tale che non vi siano scambi di materia (non abbia un costituendo fluido). A contatto con a quota e sono soggetti indifferentemente motuli di A e B, o di B, avendo una temperatura q_B e q_A.

Si supponga che i sottosistemi di A vicini alla parete abbiano la possibilità di essere di B restare i motori in sist. di B vicini essere motori del sistema A, trovando tra A e B. La b si dà un flusso di energia da B ad A unito tutto conlle a B.

Nello scambio di lavoro non vi sono soste dati della di materia, lo scambio avviene nel tempo i flussi di energia si verificano per via di differenza.

^*os: Nessuna vieta che lo scambio di energia tramite lavoro e calore non vengano simultaneamente.

Cap 3: Definizioni Generali

• Def: Termodinamica

  Branca della fisica che studia i cambiamenti di stato di un sistema A per effetto dei cambiamenti delle relazioni di un\'enorme numero di particelle con il luogo R. Entrambi, sistema A e conteggio R, formano un sistema isolato.

• Def: Processo di Trasferimento

  Ogni evoluzione nel tempo dello stato di A o del suo scambio con l\'ambiente B.

• Def: Ciclo

  Processi termodinamici in cui il sistema partendo da uno stato iniziale ritorna.

• Def: Costituenti

  La materia contenuta in una regione di spazio R. I costituenti possono combinarsi ma sono trasformazioni.

• Def: Parete

  Superficie che non può essere attraversata da particelle materiali.

• Def: Membrana Semipermeabile

  Superficie che può essere attraversata solo da alcuni tipi di particelle materiali.

• Def: Sistema

  Un sistema è un insieme di particelle materiali deserto, occupando:

  • Quantità iniziali dei costituenti
  • Meccanismi di azione
  • Regione di spazio R

• Def: Sistema Chiuso

  Un sistema A è detto chiuso se, ad ogni istante, la superficie costituisce.

• Def: Composizione di un Sistema

  Chiamiamo composizione di un sistema A, i vettori inermi.

• Def: Campo di Forza Esterno

  Un sistema A può essere immerso in un campo di forza esterno, sia magnetico che gravitazionale.

• Processo Adiabatico e Parete Adiabatica
  • Def. Processo Adiabatico - Processo durante il quale l’interazione fra il sistema A e il contorno è un’interazione di tipo lavoro.
  • Oss.: un processo di A isolato o B si dicono adiabatici.
  • Def. Parete Adiabatica - Confine di un sistema A in un processo adiabatico.
  Un processo adiabatico è un processo in cui non avviene scambio di calore fra il sistema e l’ambiente.

• Proprietà Additive, Intensive e Specifiche
  • Def. Proprietà Additiva - Una proprietà di A è detta additiva se il suo valore per l’intero sistema è pari alla somma dei valori che tale proprietà assume (in quel dato istante) per ciascuna sottoparte di A.
  • Def. Proprietà Intensiva - Una proprietà di A è detta intensiva se il suo valore per A in un certo istante uguaglia il valore che tale proprietà assume (in tale istante) per qualsiasi sottoparte di A.
  • Def. Proprietà Specifica - Una proprietà di A è detta specifica se è esprimita come rapporto di due proprietà additive di A.
    • Esempio: energia specifica, densità volumica, volume specifico.
• Notazione:
  • Proprietà additive = lettere maiuscole
  • Proprietà intensive e specifiche = lettere minuscole
  • Eccezioni: massa m e temperatura T.

• Cap. 1: Principio Zero, Temperatura, Primo Principio ed Energia
  • Premessa: La definizione di stato d’equilibrio stazionario indica che se A è in equilibrio mutualmente stabile con B allora B è in equilibrio mutualmente stabile con A. In simboli: A ≡ B ↔ B ≡ A.
  • Principio Zero della Termodinamica
    • Un sistema è in equilibrio mutualmente stabile con un suo duplicato che si trova nello stesso stato d’equilibrio stabile (A ≡ A’, proprietà riflessiva). Inoltre, se due sistemi sono in equilibrio mutualmente stabile con un terzo sono in equilibrio mutualmente stabile tra loro:
      • A ≡ B, B ≡ C A ≡ C (proprietà transitiva)

• Temperatura Empirica
  • Polire luci delle proprietà riflessiva, simmetria e transitiva, A ≡ B e una relazione di equivalenza. È così possibile suddividere i sistemi in equilibrio stabile in classi d’equivalenza: tutti e solo i sistemi che appartenengono alla stessa classe sono in equilibrio mutualmente stabile tra di loro.
  • Ogni di esse associa ad ogni classe d’equivalenza di sistemi in equilibrio mutualmente stabile tra loro un numero reale che viene detto temperatura empirica.
  • Per determinare la temperatura di un sistema in equilibrio in una unità di misura detta termometro campana con almeno una proprietà riflessiva invariabile, che può essere correlata in modo univoco con la temperatura empirica.
  • Note:
    • 1: Tramonto o calo di liquido di un solido di vetro. Si è stabilito che la temperatura è il rapporto fra il volume della goccia all’interno della colonna di liquido.