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Non dipende il lavoro effettuato adiabaticamente non dipende i risultati sperimentali indicano Lavoro adiabatico e calore, esperimenti di Joule lavoro.

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Presentazione sul tema: "Non dipende il lavoro effettuato adiabaticamente non dipende i risultati sperimentali indicano Lavoro adiabatico e calore, esperimenti di Joule lavoro."— Transcript della presentazione:

1 non dipende il lavoro effettuato adiabaticamente non dipende i risultati sperimentali indicano Lavoro adiabatico e calore, esperimenti di Joule lavoro adiabatico il lavoro adiabatico dipende soltanto dai valori che una analogia con l energia potenziale in meccanica che, a parita di massa dacqua, alla variazione di temperatura dellacqua ma risulta proporzionale sempre e soltanto si puo innalzare la temperatura dellacqua in un calorimetro anche effettuando delle temperature iniziale e finale funzione della temperatura assume in corrispondenza lavoro senza scambiare calore ( lavoro adiabatico ) da come viene fornito il lavoro, energia interna la funzione U edetta energia interna

2 dalla natura dei legami chimici energia potenziale di atomi o molecole, dall agitazione molecolare energia cinetica disordinata (random ) degli atomi o molecole componenti il corpo dallenergia legata alle vibrazioni e rotazioni degli atomi o molecole se il sistema fornisce lavoro allambiente si assume che il lavori sia positivo quindi il sistema fornisce lavoro allesterno a spese della sua energia interna ossia energia interna l energia interna dipende ma lo stesso innalzamento di temperatura dellacqua nel calorimetro si puo ottenere fornendo soltanto calore equivalenza tra calore e di qui il concetto di equivalenza tra calore e lavoro adiabatico

3 durante una generica trasformazione un sistema puo allo stesso tempo scambiare dipende sperimentalmente che il lavoro termodinamico L dipende dal tipo di trasformazione ma attenzione non si tratta piu di lavoro adiabatico L ad Calore e lavoro termodinamico dato che in una generica trasformazione il sistema può scambiare anche calore attraverso lavoro e calore viene scambiata energia tra sistema e ambiente che valga il principio di conservazione della energia che il calore, come il lavoro meccanico, consista in uno scambio di trasferimento di energia tra sistema ed ambiente sia calore Q sia lavoro L, energia tra sistema ed ambiente dovuto ad una differenza di temperatura oltre a lavoro possiamo ipotizzare lavoro termodinamico e per distinguerli ad L si da il nome di lavoro termodinamico ed il calore viene definito come un mentre il lavoro adiabatico L ad non dipende dal tipo di trasformazione risulta non meccanico

4 un sistema puo scambiare calore Q e lavoro L in molti modi diversi per arrivare mentre Q ed L singolarmente dipendono dalla Primo principio della termodinamica LQ U gli scambi energetici durante una qualsiasi trasformazione termodinamica in altri termini l energia interna L U L + U = Q posto U = Q L L + U 0 le variazioni di energia interna forniscono allo stesso stato finale ma, specifica trasformazione che il sistema ha effettuato, funzione di stato e una funzione di stato L ad = U L ad + U = 0 nel caso adiabatico nel caso generale la quantita Q L, ossia lenergia interna, non dipende dalla trasformazione

5 Misura del calore ripartendo con acqua a temperatura t H 2 O ed eseguendo esperimenti alla mulinello di Joule, termodinamica il lavoro adiabatico speso sara uguale, in valore assoluto, al calore scambiato si misura quanto lavoro adiabatico occorra per innalzare la temperatura dellacqua fino alla temperatura di equilibrio t eq viceversa la variazione infinitesima di energia interna dU non dipende dalla trasformazione, ossia la variazione di energia interna e sempre un differenziale esatto non sono quindi sia il lavoro come il calore infinitesimi scambiati non sono differenziali esatti anche le variazioni di lavoro dipendono dalla trasformazionema attenzione: se le variabili di stato subiscono modifiche infinitesime LQ dUd d scambia e scambia lavoro e/o calore con attenzione: possiede un sistema possiede energia interna non possiede un sistema non possiede lavoro ! non possiede un sistema non possiede calore ! lambiente circostante per modificare la sua energia interna e per il primo principio della

6 lunita di misura del calore nel S.I. e il Joule, Joule ha determinato sperimentalmente l equivalenza tra calore e lavoro ma la Caloria e tuttora in uso una Caloria = Joule una caloria e la quantita di calore che occorre fornire ad una massa di un Kg di Unita di misura del calore la piccola caloria e definita in relazione ad un grammo di acqua 1 Cal = 1000 cal a partire da C valutando il lavoro adiabatico si puo misurare il calore scambiato gli strumenti di misura del calore sono detti calorimetri equivale al lavoro L ad che occorre fare sul sistema, senza scambiare calore, di calore e lavoro adiabatico il calore Q scambiato per variare la temperatura del sistema, senza effettuare lavoro per ottenere la stessa variazione di temperatura di qui il concetto di equivalenza acqua distillata per innalzare di un grado centigrado la sua temperatura

7 si dovrebbe poter trasformare tutto il calore in lavoro se un sistema termodinamico esegue una trasformazione ciclica U = 0 e, per il primo principio, si ha Q = L un sistema che riceva lavoro dallambiente esterno e diminuisca la sua temperatura, fornendo calore all esterno, e detto macchina frigorifera un sistema che assorba calore dall esterno e lo trasformi in lavoro e detta macchina termica dal punto di vista del primo principio della termodinamica calore e lavoro sono equivalenti quindi: se si puo trasformare tutto il lavoro in calore per simmetria termodinamica precisera questa situazione Nota: Calore specifico dellacqua (Cal/Kg K) = 1.0 = 4186,8 (Joule/KgK) Calore specifico dellalluminio (Cal/Kg K) = 0.25 ma tra 0 e 100 gradi centigradi cambia di pochissimo il calore specifico dellacqua varia con la temperatura, si assume costante tra [ 0, 100 ] 0 C il secondo principio della

8 si definisce adiabatica una trasformazione termodinamica durante la quale non avvengano scambi di calore, ossia Q = 0 in una trasformazione adiabatica sono possibili solo scambi di lavoro per cui L = U Trasformazioni adiabatiche e, nel caso di trasformazioni adiabatiche infinitesime dL = dU

9 Backup Slides


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