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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

Energia interna di un sistema fisico: E' l'energia complessiva di tutte le componenti microscopiche.

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.

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.

Volume specifico: E' il volume occupato dal gas per unità di massa Vs = V/M.

Trasformazioni adiabatiche: sono trasformazioni che avvengono senza scambio di calore tra il sistema e l'ambiente.

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.

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):

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.

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.
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.
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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