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TERMODINAMICA 1° Principio: variabili, lavoro, enunciati Antonio Ballarin Denti James P. Joule.

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1 TERMODINAMICA 1° Principio: variabili, lavoro, enunciati Antonio Ballarin Denti James P. Joule

2 Lo stato termodinamico di un sistema è descritto dalle variabili macroscopiche fondamentali pressione, volume, temperatura Tali variabili sono legate da unequazione di stato VARIABILI TERMODINAMICHE

3 IL LAVORO DI UN SISTEMA TERMODINAMICO Se un sistema si espande può compiere lavoro (o assorbire lavoro dallambiente esterno) Dato un corpo cilindrico di sezione S che si espande di un tratto dh. Il lavoro compiuto sarà: Il lavoro totale per passare dallo stato A a B:

4 In una trasformazione P-V A B P V

5 Se in una trasformazione stato iniziale e stato finale coincidono si parla di trasformazioni cicliche. Il lavoro compiuto in un ciclo è larea racchiusa dalla curva ABCD P V A BC D Il lavoro tra ABC sarà > 0 (espansione) Il lavoro tra CDA sarà < 0 (compressione) Il lavoro totale è positivo: area tratteggiata

6 In una trasformazione isoterma da V 1 a V 2 il lavoro sarà: tenendo in conto: Se n = 1

7 PRIMO PRINCIPIO Si definisce ENERGIA INTERNA di un sistema la somma delle energie cinetiche delle molecole e lenergia potenziale delle loro interazioni L ENERGIA INTERNA U è una funzione di stato U E C D B A P V Ad ogni stato del sistema 1 unico valore di U

8 In un gas perfetto lenergia interna dipende solo dalla T U UAUA B A P V UBUB Nella trasformazione A B U è funzione di stato U dipende solo da A e B e non dal cammino

9 sistema Q>0Q<0 W<0 W>0 W e >0 W e <0 ambiente Q Q: calore che il sistema assorbe dallambiente esterno W W: lavoro che il sistema fa sullambiente esterno W e W e : lavoro che lambiente esterno fa sul sistema W,W e >0 W,W e >0 : lavoro fatto W,W e <0 W,W e <0 : lavoro ricevuto Q>0 Q>0 : calore assorbito Q<0 Q<0 : calore ceduto Convenzione dei segni

10 I PRINCIPIO Possiamo allora dire che: La variazione di energia interna di un sistema è uguale alla quantità di energia scambiata con lambiente sotto forma di calore e lavoro, ciascuna con il corretto segno algebrico Ovvero:

11 Poiché il lavoro compiuto dal sistema è uguale e opposto a quello compiuto dallambiente: Si ha:

12 I PRINCIPIO E TRASFORMAZIONI DI UN GAS PERFETTO 1. TRASFORMAZIONE ISOCORA ( V costante, dV = 0 ) Il calore che il sistema assorbe dallambiente aumenta la sua energia interna e quindi la sua temperatura A B P V

13 2. TRASFORMAZIONE ADIABATICA ( Q costante, dQ = 0 ) Se il sistema fa lavoro sullambiente esterno la sua U diminuisce 3. TRASFORMAZIONE ISOTERMA ( T costante ) Allora: Il lavoro fatto dal sistema (espandendosi) è uguale al calore assorbito dallambiente P V A B W


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