Termodinamica - Primo e Secondo Principio con Definizioni

Matteo Angella Politecnico di Milano Ingegneria Meccanica – Fondamenti di Chimica

Termodinamica

Definizioni

Sistema macroscopico: Sistema fisico sufficientemente grande da essere osservato direttamente dai nostri

sensi

Variabili Termodinamiche (o parametri di stato): parametri macroscopici che descrivono tutte le

caratteristiche utili del sistema nel suo complesso (P, V, T, …).

Sistema Termodinamico: sistema macroscopico descritto da variabili termodinamiche.

Proprietà intensive: proprietà il cui valore non dipende dalla quantità di materia o dalla dimensione

del campione, ma soltanto dalla sua natura e dalla condizione nella quale si trova.

Proprietà estensiva: proprietà il cui valore dipende dalle dimensioni del corpo a cui si riferisce

Equilibrio termodinamico: si dice di un sistema quando tutte le variabili intensive (pressione, temperatura,

densità, concentrazione, etc.) sono le stesse in tutti i punti del sistema.

Le interazioni tramite scambi di energia tra il sistema e l’ambiente determinano lo stato termodinamico e

l’evoluzione nel tempo del sistema stesso.

La termodinamica classica studia il comportamento e le proprietà della materia quando in essa si verificano

scambi di energia sotto forma di lavoro e calore con l’ambiente esterno, in condizioni determinate da

grandezze fisiche macroscopiche (di solito volume, temperatura, pressione).

Trasformazione termodinamica: cambio di stato di un sistema (ovvero quanto cambia nel tempo il valore

dei suoi parametri di stato)

Tipi di trasformazioni: 1) Isocora 2) Isobara 3) Isoterma 4) Adiabatica

Una trasformazione si dice reversibile se si può eseguire una trasformazione che riporti il sistema allo stato

iniziale passando per la stessa successione di stati intermedi, semplicemente invertendo il segno di calore e

lavoro scambiati

Una trasformazione si dice irreversibile se non si può eseguire una trasformazione che riporti il sistema al

punto iniziale, senza lasciare traccia sul mondo esterno al sistema termodinamico.

Calore: trasferimento di energia termica tra il sistema e l’ambiente in virtù di una differenza di temperatura

o di cambiamento di fase

Il calore si manifesta solo nel momento in cui transita tra sistema ed ambiente a causa di una

differenza di temperatura e non è in alcun modo riconoscibile all'interno del sistema e dell'ambiente

come proprietà intrinseca degli stessi.

Matteo Angella Politecnico di Milano Ingegneria Meccanica – Fondamenti di Chimica

Scambi di Calore

o Conduzione: in uno stesso corpo o fra corpi a contatto si ha una trasmissione, per urti,

di energia cinetica tra le molecole appartenenti a zone limitrofe del materiale. Nella conduzione

viene trasferita energia attraverso la materia, ma senza movimento macroscopico di quest'ultima.

o Convezione: in un fluido in movimento, porzioni del fluido possono scaldarsi o raffreddarsi

per conduzione venendo a contatto con superfici esterne e poi, nel corso del loro moto (spesso a

carattere turbolento), trasferire (sempre per conduzione) l'energia acquistata ad altre superfici. La

convezione libera (dovuta la campo gravitazionale)

o Irraggiamento: tra due sistemi la trasmissione di calore può avvenire a distanza (anche nel vuoto),

per emissione, propagazione e assorbimento di onde elettromagnetiche: anche in questo caso il

corpo a temperatura inferiore si riscalda e quello a temperatura superiore si raffredda. Il meccanismo

dell'irraggiamento non richiede il contatto termico tra i corpi coinvolti nel processo.

Temperatura: misura del movimento casuale delle particelle, quindi correlata all’energia cinetica delle

particelle

Equilibrio termico: si raggiunge quando dal contatto di due corpi con diversa temperatura avviene uno

scambio di calore che porta entrambi i corpi alla stessa temperatura

Principio Zero