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| Termodinamica |
| La termodinamica studia le leggi che regolano lo scambio di energia tra un sistema e l'ambiente.
Lo stato di un sistema costituito da n moli di gas perfetto contenute in un recipiente è definito da tre grandezze: V = volume T= temperatura p= presione pV T = ------- nR dove R = costante del gas perfetto = 8,3145J/mol K |
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Energia interna di un sistema fisico: E' l'energia complessiva di tutte le componenti microscopiche. |
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Energia interna del gas perfetto: è data dalla somma delle energie cinetiche delle sue molecole. Energia potenziale di un gas reale: è pari al lavoro compiuto dalle forze di attrazione molecolare ( segno negativo) quando le molecole sono sottoposte a forze disgreganti ( lavoro con segno positivo), cioè che tendono ad allontanare le molecole tra di loro. |
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Energia interna ( U) di un gas : è pari alla somma dell'energia cinetica (K, positiva) e dell'energia potenziale (Ep, negativa) di tutte le molecole, U = K + Ep. |
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Volume specifico: E' il volume occupato dal gas per unità di massa Vs = V/M. |
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Trasformazioni adiabatiche: sono trasformazioni che avvengono senza scambio di calore tra il sistema e l'ambiente. |
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Trasformazioni cicliche: sono trasformazioni che hanno lo stato iniziale coincidente con quello finale. Ciclo di Carnot: è costituito da quattro fasi consecutive - un'espansione isoterma (temperatura costante) - un'espansione adiabatica (senza scambio di calore) - una compressione isoterma - una compressione adiabatica. |
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L'energia interna di un sistema fisico dipende solo dalle condizioni in cui esso si trova e non dalla sua storia passata. Funzione di stato è una grandeza che dipende solo dalle variabili termodinamiche che determinano lo stato del sistema ( p, V, T): |
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Principio zero della termodinamica: se un corpo A è in equilibrio termico con un corpo C e anche un corpo B è in equilibrio termico con C, allora A e B sono in equilibrio termico tra loro. |
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Primo principio della termodinamica: Esprime il concetto della
conservazione dell'energia: ΔU = Q - W = La variazione dell'energia
interna è uguale al calore assorbito meno il lavoro compiuto. |
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Macchina termica: E' un dispositivo che realizza una serie di trasformazioni cicliche. Per realizzare una macchina termica occorrono almeno due sorgenti di calore: . Sia: - T1 la temperatura della sorgente fredda; - T2 la temperatura della sorgente calda; - Q1 il calore che la macchina termica cede alla sorgente fredda, di segno negativo; - Q2 il calore che la macchina termica assorbe dalla sorgente calda, di segno positivo; - W il lavoro compiuto dalla macchina termica in un ciclo; Per il primo principio della termodinamica, per una trasformazione ciclica, deve essere: Q = W ( bilancio energetico). Nel caso di due sorgenti di calore deve essere Q = Q2-Q1 quindi W = Q2-Q1 |
| Secondo principio della termodinamica ( Enunciato di lord Kelvin ): E' impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di assorbire calore da un'unica sorgente e trasformarlo integralmente in lavoro. |
| Secondo principio della termodinamica ( Enunciato di Clausius ): E' impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di trasferire calore da un corpo più freddo a un corpo più caldo. |
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Secondo principio della termodinamica ( Terzo enunciato - secondo il
rendimento ): E' impossibile realizzare una trasformazione il cui
unico risultato sia quello di trasferire calore da un corpo più freddo a un corpo più caldo.
Per rendimento di una macchina termica si intende il rapporto tra il lavoro W totale prodotto dalla macchina in un ciclo e la quantità di calore Q2 che la macchina preleva, in un ciclo, dalla sorgente calda. W η = ------ Q2 |
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