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Primo principio
Il temodinamica di
della la
costituisce
primo principio legge
-
dell'energia termodinamic
conservazione i
per processi .
Esso trasformazione
il
che
Stabilisce compie
se sistent und
dallo stato forma
Q solto
A scambiando
B energia
stato
allo
/positiva /positivo
di ,
colore no
cedutal lavoro
negativa e
assorbita
,
se se ↑
contrae)
il dipendono
lu
espande si
negativo se
sistema di e
;
se , due
trasformazione termodinamici tre
che
dalla i stati
congiunge men
Q-W risunta
differenza indipendante trasformazione
dalla
la :
du dQ
1u a dw
w
- = .
=
UB-Va di di
funzione stato
AV detta energia
variazione
con una ,
= sistend
del
interna forma
forma differenziale
La del
integrale
la primo
e
della termodinamica relazioni
principio legata dalla
sono :
weaw aurdu
Sa
Q vo-Ua
=
-
In trasformazione il
riporti
che state
ciclica sistema allo
una ,
iniziale : Q
AV = W
0
= =
Le di
Variabili descrizione
alla
termodinamiche adatte un gas
il volume .
T
temperatura
pressione
la e
V la
sono p ,
Tutti i indipendentemente
deale
assumono
gas comportamento i
un ,
-
dalla la temperatura
alta e quanto
loro
quanto
natura e
loro , pil
è densità
,
bassa più
cioè
la
la pressione
piet quanto
, avvero
Il
erarefatti comportamento idede
caldi è
di gas
sono un
.
leggi
descritto quattro
da .
La Boyle T
di costante
legge temperatura
Stabilisce che a
il alla
volume inversamente proporzionale
e pressione
in gas
un :
pV costante
=
Volta-Guy
La Lussac stabilisce che
legge in
prima di una
(P del
costastel
~ il
trasformazione isobara occupato
volume gas
,
la temperatura
varia :
con xt)
V vo(1 +
= dilatazione
di termica
cuefficiente Vo volume ?
:
pert
a
con e =
di
La seconda legge Stabilisce
Volta-Guy Lussac che in und
isocara/vcostante) pressione del
trasformazione la varia la
con
gas
,
temperatura : Bt)
Po (1
P +
=
B %
t
2 pressione 0
e po per
con = = di
uguali
Avogadro
La stabilisce volumi
di i gas
legge che
and contengono lo
temperatura
Stessa pressione
diversi e (nal)
nole
di considerando di
Stesso molecola
numero una ,
&
contenute
gas sono ,
essa
in 1023
Na 6 0221 molecole
.
= , vie
di Avogadro
come
noto numero . distato
dall'equazione del
Esse compendiate ideale
gas
sono alla
di
moli T risulta
temperatura
gas
n
che per :
R
pV nRT 0 314I
= = , malk
funziona
L'energia ideale
interna è
di solamente
gas
un forma
temperatura variazione
le
della la
e sul hanno :
naSt
Av = ideale
di
specifico
Il definito
molare
calore gas essere
può
un
dalla relazioni : cr- =
molare
specifico
rispettivamente
detti calore a volume costante e
Per le seguenti relazioni
valgono
essi
costante
pressione
a :
.
= R
Cv
cv Cp - =
specifici >
T
calori dalla temperatura
solo
dipendono
i molari Cv
e op ,
della Mayer
di
detta
relazione
conseguenza seconda .
come specifici
Il tra
rapporto calori
i V e
= Cy
5 e alcuni
i monotonici biatomici
gas .
gas
Vale per
3 per
Se il &
sero costanti variaziona
colora scambiato una
cre per
ap M
temperatura risulta
A nei due Cali :
Qp
Qu naAT nCpAT
=
= il
trasformazioni
volle adiabatiche reversibili a gas
0 passa
=
, ,
dalle
descritti
equilibrio
stati
attraverso di equazioni :
Tpla-t/cost
PV
Tv--cost cost
=
il A
scambiato da
lavoro nel passaggio raddo stato
uno
e uno a
& risulta TA)
nu(Tz
Du
Wab = -
= -
-
trasformazioni il
Nelle reversibili scambiato
isoterme lavoro
T cost
=
, ,
scambiato
e vale
e
pari al calore :
= nRTen1
War Pdv = VA
Nelle ce
reversibili
trasformazioni V scambiato
isocore cost non lavoro
= ,
,
risulta
e : Ta)
nov(TB
a :
Au =
= -
trasformazioni
Nelle Pecost
isobane reversibili :
,
WinR(TB-Ta) =
nep(Ta-Ta)
Q = il colore
ciclo
In termico complessivamente
cu sambido
un in
Paso Aclo ceduto
Q-QatQc colore calone
assorbito
e e
con ,
,
il scambialo WF
e Ws
complessivamente
lavoro W
e + ,
= il
compiuto Us
WEs lavoro ,
lavoro subito
o
o e
con definito
del il
percentuale
rendimento come calore
cido , trasformato
viene
che
assorbito in lavoro e :
+
= +Q1
n = ⑦ A
di descritto
Carnot
del ideale
Il rendimento ciclo da gas
un della
contatto
della
dipende dalla temperatura Ta
sorgente
solo a di calare
viene
iespansione
quale assorbimento
isoterma
& con
dalla
Qa della
della
temperatura ta al
e sorgente contatto QC
la
avviene isoterma cestione calore
con
compressione di
quale :
-
7 1
= il
di
Se Carnot descritto
viene
il nel
ciclo centrario
verso
che di
è trasferisce certa
risultato quantità da
calore
si una
a
Te Tacta
temperatura
sorgente temperatura con
una
una a
a ,
- Trattati
lavoro
la quantita
certa di
di di
una un
spesa .
frigorifero efficienza (coefficiente prestazione)
di
ciclo cui
, la
: Ts
ξ = -Ta
T2
La di
del
caratteristica dal pento
redo
principale gas vista
,
Venergia solamente
dipende dalla
termodinamico interna
che non
e
, di
Essi
temperatura certa
di temperatura
al critica
sotto una
. di
Ta subire cambiamento allo
passare
fase
possono un e fase
la
fare liquida
Per
stato Tatc
.
liquido e
Id gassosa
il
chi
limite
due l'uno sistema tutto
è
stati
tra
coesistemo in
,
g)
specifico l'altro
(volume liquido
è
ci tutto
e
gassoso in
(e)
specifico
ludume costante)
La vapere(pressione
di
tensione la
varia con
Clapeyron
di
formula
temperatura secondo :
la
Fig-wel
· da
Il perfect
cinetico il costituito
considera
modello gas
dimensioni trascurabili
uguali di
molecole casuale
, moto
in
,
(caos molecolare) interazioni
mi
le adamente
avengeno
dalle
tramite governati
,
elastici conservazione
di
leggi
urti
dall'energia di
della moto
quantità
e . il
molecole che
di
per N volume
occupano V ,
di massa m
gas , Pe
requazione Joule-clasius-Krönig la
di prevede pressione
per
di rispettivamente
del
stato
requazione gas
per :
I
P = =
Nm
n PV = z
.
l' Ciascuna
delle
velocità quadratica
media molecole .
con
molecola traslazionale
ha media
energia cinetica :
En BT
=
1 30001
kB costante di
2
= = , Baltzman
Il di assegna
dell'energia
teorema equipartizione ciascuno
a
(l
della nel
dei di
di molecola
libertà 3
gradi caso una
= traslazionale)
di
monotonica
meecola moto
datata solo
media
l'energia cinetica : E BT
=
L'energia l
di 5
biatomica
media vente
molecola ↓
cinetica una =
E E
libertà
di
gradu quindi
i è
rotatori BT
, moti
per
a , =
della
L'energia molecola monoatomiche biatomiche
complessiva e
del
Venergia e
costituisce ideale allora
interna gas :
nERT
&
u ncuT NakgT
n
= = =
chi
per : ER
neaT
U
molecole monotoniche cv
= =
nERT
u ER
molecole c
biatomiche =
=
della
Secondo termodinamica
principio termodinamica
Il della
secondo essere
principio enunciato
può ci
equivalenti
completamente
peraltro
modi
vari
in :
tra
,
, Kelvin-Planck
di impossibile
enunciato realizzare
è
· un
: unico
che abbia come
processo trasformazione
risultato la in
fornito
del
lavoro da
calore
temperatura
sorgente
una a
uniforma :
di è impossibile
enunciato realizzare
Clausius processo
· : un il
unico risultato
come
abbia
che quantità di
trasferiment di una
da altro
un
calore a
corpo un a
temperatura maggiore .
fissa
Il importanti
della termodinamica
secondo principio trasformazioni irreversibili
riguardanti reversibili
risultati le e .
C alterazione
comporta
reversibile
trasformazione
Una non
è
che nello
permanenti
, sempre
nel senso possibile riportare
stato l'ambiente che interagisce
il sistema e
iniziale , esso .
più
Quando trasformazione
avviene irreversibile è
una non
il
possibile riportare stato
sistema allo iniziale senza
modificare dell'universo
il resto .
afferma macchine
Il che
di Carnot tutte le
teorema le
reversibili tra hanno
Ta
lavorano
che temperature Ta e compie
rendimento indipendentemente che
eguale dalla sostanza
, ideale
del di del
ciclo Carnot
quello
a
il ciclo pari gas :
, E
n 1 -
= Tz
d
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