Termodinamica, Gas ideali, meccanismi di trasferimento del calore

Termodinamica

• Principio di conservazione → In sist. isolato eu. cinetiche potenziali conservazione fissavo

le sist non → scelte e/o pisiono forte non conservative → en. meccaniche piò aumentare e diminuire in relazione al lavoro e al calore

Sistema Termodinamico

porzione macroscopica di materia separata dalle esterno e che posso

• Chiuso → non scambio
• Isolato → non scambio nessuna en ne energia
• Aperto → scambio di massa io energia

I sistemi con cui il sistema considerato scambia energia si chiamano SORGENTI

Le consideriamo le sorgenti e il sistema come un tutt'uno questo sale in issieme isolato perché non scambia nulla con nessuna delle sorgente

Variabili Termodinamiche

• Pressione (P)
• Volume (V)
• Temperatura (T)
• n di moli (n = N/N_A)

Non sono indipendenti tra loro

Legare della legge di stato In caso nia gas perfetti

FSICA

Termodinamica

• Principio di conservazione
  • In sist. isolato en. cinetiche + potenziale -> conservazione -> delle forze conservatrici

Le sist non è isolato e/o esistono forze non conservative -> en. meccanica può aumentare e diminuire in relazione al lavoro e al calore

Sistema Termodinamico

porzione macroscopica di materia separata dall'esterno e che hemos

• Chiuso -> non scambia massa (materia)
• Isolato -> non scambia né massa né energia
• Aperto -> scambia massa ed energia

I sistemi con cui il sistema considerato scambia energia si chiamano sorgenti.

Se consideriamo le sorgenti e il sistema, come un tutt'uno questo sarà un sistema isolato perché non scambia nulla con nessuno altro sorgente.

Variábili Termodinamiche

• Pressione (P)
• Volume (V)
• Temperatura (T)
• n di moli (n = N/N_A)

Non sono indipendenti tra loro Legare delle legge di stato

Nota Ci occupiamo della termodinamica in cui non avvengono reaz. chimiche n di moli e cost. In caso di gas perfetti

r(P,V,T,m)=0

cioè: PV=mRT

PV=0

mRT

Sistema in equilibrio:

• eq. meccanico tra forze di sst -> ambiente e amb -> sistema.
• eq. termico tra parti del sst e sst-amb.
• eq. chimico, non sono in corso reaz. chimiche.

Principio zero della termodinamica:

• Un sist. isolato raccorda la termo. dopo un lungo tempo.
• Prima tero: Due sist. a stati termici diversi che interagiscono raggiungono dopo un certo tempo uno stato termico comune.
• Se A è in eq. termico con C, allora A e B sono in eq. termico.

cioè:

Definizione temperatura

• empiricamente -> si osserva che i corpi possono avere stati termici diversi.
• per uno stesso sist. termico si osserva che a diversi stati termici si associano dimensioni di grandezze diverse.

durante le trasformazioni di fase la temperatura rimane costante

SCALA CELSIUS:

utilizza temperature dell'acqua per convenzionale e comodità

0°C - 100°C

termometro di espansione

SCALA KELVIN:

T(K) = t(C) + 273,15

termometro a gas

legge di Stevino

motivo fisico → vedi grafico sul slide

scala sempre positiva e sempre crescente

Ha stesso intervallo della scala Celsius

temp. nulla → non è possibile

DILATAZIONE TERMICA:

A pressione costante il volume in funzione della temperatura è:

V(t) = V(t₀)(1 + β Δt)

ΔV = β∙Δt

è una sfera

volume iniziale

Intervallo di temp. in C se è piccolo

Intervallo in K se T grande

Se il solido si espande principalmente in una direzione:

l(t) = l(t₀) (1 + α Δt) ⇒ con Δl = l

e con L ≈ β l3

coeff. di dilatazione lineare

FORZA GENERATA SU SUPERFICIE

F = S 2 E Δt

CALORE: è energia trasferita (che si trasferisce)

Non si misura in J ma in calorie

Quant di calore necessario a determinare una variazione di 1°C in un grammo di acqua da 14,5°C a 15,5°C

CALORE e TEMPERATURA:

se t₁ → t₂ (cambia la temp.):

Q = m C (t₂ - t₁)

[c] = [J/kg °C]

calore specifico

CAPACITÀ TERMICA

C = mc

massa

temp. che raggiungo

posso avere: t₂ = t₁ + Q / mc

(esempio di applicazione)

Q > 0 → sist. assorbe energia (t₂ > t₁)

Q < 0 → sist. cede energia (t₂ < t₁)

TEMPERATURA DI EQUILIBRIO → media pesata

se t₁ > t₂

Q₁ = m₁c₁(te - t₁)

Q₂ = m₂c₂(te - t₂)

Q₁ + Q₂ = 0 → m₁c₁(te - t₁) + m₂c₂(te - t₂) = 0

non scambia nulla con niente altro.

te = m₁c₁t₁ + m₂c₂t₂ / (m₁c₁ + m₂c₂)

Quando abbiamo transizione di fase Q necessario è:

Q = λ/m

cost. di proporzionalità (valore tabulato).

cioè: calore lat. di fusione

di evaporazione di solidificazione

POTENZA = Q/tempo

FISICA

TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE

Fenomeno per cui un fluido/gas che si trova in un certo stato termodinamico è dovuto:

• Quasi statico → trasformazioni avvengono in tutti i punti del sistema in modo tale da raggiungere equilibrio termico.
• Reversibile → in assenza di attrito, inverte il segno delle grandezze fisiche, il sistema si riporta all'inizio e permette per gli stessi stadi.
  • È quasi statica
• Spontanea → avviene senza intervento esterno
  • Irreversibile
    • Quasi statica senza attrito
• Ciclica → ritorna allo stato iniziale.
• Isoterma → evolve a temp. costante.
• Isocora → evolve a volume costante.
• Isobara → evolve a pressione costante.
• Adabatica → avviene senza scambio di energia termica con ambiente.

LAVORO

• L > 0 → espansione
• L < 0 → compressione
• Q > 0 → assorbì calore
• Q < 0 → cede calore

Non lo calcoleremo mai

Area sotto la curva è il lavoro