Fisica tecnica

1) Equazione di bilancio di una proprietà estensiva

L’equazione di bilancio è uno strumento fondamentale dell’analisi

ingegneristica, utilizzato per studiare l’evoluzione di proprietà

estensive (come massa, energia, entropia) all'interno di un sistema

termodinamico. È un metodo generale e applicabile a qualsiasi grandezza

estensiva, a patto che:

1. Si identifichi correttamente il sistema,

2. Si scelga la proprietà estensiva (P) da analizzare,

3. Si fissi l’intervallo di tempo (delta t) dell’osservazione.

La costruzione dell’equazione segue uno schema logico:

Primo membro: ciò che aumenta la proprietà nel sistema (ingressi e

 generazione interna);

Secondo membro: ciò che la riduce (uscite, distruzione interna) più la

 variazione nel tempo (accumulo).

In forma simbolica:

[P entrate]+[P generazione]=[P uscite]+[P distruzione]+[Accumulo (delta

p)]

Questa struttura verrà applicata alle proprietà: massa, entalpia ed

entropia, corrispondenti alle tre leggi fondamentali della termodinamica:

Legge di continuità (massa),

 Primo principio (energia),

 Secondo principio (entropia).

 Ogni bilancio sarà preceduto dal relativo postulato fisico, che definisce

il comportamento della proprietà secondo osservazioni sperimentali. La

validità dell’equazione dipende dunque dalla validità del postulato

adottato.

2) Portata massica e volumetrica

Nelle applicazioni con sistemi aperti, è spesso più utile conoscere la

massa fluente per unità di tempo piuttosto che la massa totale

scambiata in un intervallo finito.

Per questo si introduce il concetto di portata massica m˙, definita

come:

m˙=dm/dt [kg/s]

Analogamente, si definisce la portata volumetrica V˙:

V˙=dV/dt[m3/s]

Queste quantità permettono un'analisi istantanea dei flussi, punto per

punto nel sistema.

Nel contesto dell’equazione di bilancio per sistemi aperti, si può

sostituire l’osservazione su intervalli di tempo finiti con le portate

istantanee.

In questo caso, anche il termine di accumulo rappresenta la velocità

di variazione della massa all'interno del sistema:

∑m˙entrata = ∑m˙uscita + ∂mVC/∂t [kg/s]

Dove mVC è la massa contenuta nel volume di controllo.

3) Esperimento PVT

Scopo dell’esperimento p-v-T:

L’esperimento serve a determinare le relazioni tra pressione (p),

volume specifico (v) e temperatura (T) in un sistema semplice,

cioè privo di effetti elettrici, magnetici, elastici, ecc.

Descrizione dell’esperimento:

Una sostan