Termodinamica Applicata

Termodinamica Applicata

Prof. Enzo Zanchini

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, interagendo, non subiscono alcun cambiamento fisico (inserire Tizio su tutte e due le pagine), la termodinamica studia i cambiamenti che possono avere entità e sistemi, anche quando questo non è un moto di insieme.

• Def: Sistema - Oggetto fisico interessato allo studio, opportunamente separato dal resto dell'universo.

Tipicamente i sistemi studiati in termodinamica, che indicheremo con A, sono costituiti da aggregati di materia (solido/liquido/gas) e come tali sono detti sistemi materiali. Le particelle che li compongono sono i atomi e i moti non sono mai separati completamente dai piccoli cambiamenti chimici e delle singole particelle.

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

La termodinamica introduce una nuova descrizione dei sistema utilizzando grandezze, dette grandezze termodinamiche (P, V, m, T), può essere infatti condotto coinvolgendo nessuna notazione particelle di A.

Nella termodinamica il sistema può scambiare energia con l'ambiente circostante 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 (solo B); vediamo gli schemi riportati in B.

Il fluido, o più in generale la materia, con tenuta in A applica una forza A a B (falso: no, il pistone). Se il pistone che separa A e B è spostato, avremo un scambio di lavoro fra A e B attraverso una superficie di separazione S.

Si chiamerà lavoro compiuto da A, somma dei prodotti scalari delle forze che A applica in B dei rispettivi spostamenti.

Scambio di Calore

Abbiamo due sistemi A e B a contatto in modo tale che non vi siano scambi di materia (non vogliamo essere costituiti fluido).

A contatto vi sarà parete trasmisiente spostata, non necessariamente sottile, di A e di B, avendo la medesima temperatura θ A e θ B.

Si supponga che i sottosistemi di A vicini alla parete poggeranno il proprio contenuto per di B tramite i sottosistemi di B vicini alla suddetta. Vi sarà un flusso di energia da B ad A entro i sottosistemi distolti in A e B. Allora si ha un flusso di energia da B ad A per mezzo flusso esclusivo.

Nello scambio di calore non vi sono scambi di materia, lo scambio avviene però in modo tale che non vi è dis quilibri zero distanza.

• Oss: Nella vista che lo scambio di energia tramite lavoro e calore non avvengono simultaneamente.

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 mutamenti durante ogni moto fisico (inteso, in tutte e due le accezioni, come vedremo) la termodinamica considera il moto di sistemi che possono avere struttura e, anzi, anche quando questo non ha moto d'insieme.

Def: Sistema -> Oggetto fisico interessato allo studio, opportunamente delimitato e isolato dall'ambiente esterno.

Tipicamente i sistemi studiati in termodinamica, che indicheremo con A, sono costituiti di materia (solido/liquido/gas) e come tali sono dotati di massa e di energia. La meccanica studia il moto (e attiva) i moti non uniformi, mentre nei sistemi normalmente non predominano movimenti relativi di molte particelle.

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

La termodinamica introduce una nuova descrizione del sistema utilizzando grandezze, dette grandezze termodinamiche, e una procedura, può essere importante coinvolgendo nessuna notizie particolare di A.

Nella termodinamica il sistema può scambiare energia con l'ambiente circostante 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, il problema della conservazione azione compressa. Il fluido, o più in generale la materia, con tenuta in A applica una forza A a B (compresso i pistoni ). Se il pistone tiene separata A e B si sposta, avviene uno scambio di lavoro fra A e B attraverso una superficie di separazione S. Si chiamerà lavoro compiuto da A somma dei prodotti scalari delle forze Fi applicati in B e dei rispettivi spostamenti.

Scambio di Calore

Abbiamo due sistemi A e B a contatto in modo tale che non vi siano scambi di materia (nella regione costitutiva fluido), a contatto in una parete attraverso un contatto importante sottile di A e uno di B, avente un'iniziale temperatura ϴ. Si supponga che i sottoinsiemi di A vicini alla parete prendano energia dall'ambiente di B mentre i sottoinsiemi di B vicini alla parete prendono positivamente da A. Allora si ha un flusso d