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Limitata da una arbitraria superficie, reale o immaginaria, è sempre possibile suddividere il sistema in sottosistemi, oppure unire o pensare lambiente.

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Presentazione sul tema: "Limitata da una arbitraria superficie, reale o immaginaria, è sempre possibile suddividere il sistema in sottosistemi, oppure unire o pensare lambiente."— Transcript della presentazione:

1 limitata da una arbitraria superficie, reale o immaginaria, è sempre possibile suddividere il sistema in sottosistemi, oppure unire o pensare lambiente come un secondo sistema la termodinamica classica si occupa dello studio degli scambi di energia ( lavoro meccanico e calore ) 1 universo termodinamico Considerati assieme il sistema e lambiente formano l universo termodinamico, inteso in senso locale la separazione delluniverso in sistema ed ambiente è arbitraria per cui più sistemi in un unico sistema ambiente termodinamico ambiente termodinamico: insieme dei corpi con cui il sistema termodinamico in esame puo interagire universo termodinamico universo termodinamico: insieme costituito dal sistema termodinamico e dallambiente circostante sistema termodinamico sistema termodinamico: insieme di corpi di cui si studiano le proprieta fisiche macroscopiche e le loro variazioni nel tempo aperto aperto: se sono possibili scambi di materia e di energia con lambiente circostante isolato isolato: se non sono possibili scambi di materia, ne di energia con lambiente chiuso chiuso: se sono possibili scambi di energia ma non di materia con lambiente circostante sistema termodinamico tra una porzione finita di materia detta sistema termodinamico e la materia che circonda il sistema termodinamico Ambiente Termodinamico Sistema Termodinamico Universo Termodinamico Energia e grandezze fisiche macroscopiche Differenza tra grandezze fisiche interne al sistema ambiente termodinamico stesso detta ambiente termodinamico. Termodinamica classica un sistema termodinamico si definisce : A.A

2 2 coordinate termodinamichevariabili di stato si definiscono coordinate termodinamiche o variabili di stato le grandezze fisiche es. la descrizione di un sistema termodinamico è fondata sul concetto di stato termodinamico : estensive estensive : sono dipendenti dalle dimensioni del sistema sostanza paramagnetica filo in tensione sostanza pura in fase gassosa [ volume (V), numero di moli (N),…] [ pressione (P), temperatura (T),…] intensive intensive : indipendenti dalle dimensioni del sistema Caratterizzazione delle coordinate termodinamiche : stato termodinamico lo stato termodinamico di un sistema termodinamico è l'insieme dei valori assunti Descrizione dei sistemi termodinamici: coordinate ( variabili ) termodinamiche volume (V), pressione (P), temperatura (T), numero moli (N) tensione ( ), lunghezza (L), temperatura (T) magnetizzazione (M), campo magnetico (H), temperatura (T) dai parametri macroscopici che lo caratterizzano (X 1, X 2, …, X n ) che descrivono lo stato termodinamico di un sistema termodinamico proprietà globali e ne descrivono proprietà globali proprietà locali e descrivono proprietà locali del sistema esempio di sistema aperto : liquido in ebollizione in una pentola aperta esempio di sistema chiuso : liquido in ebollizione in una pentola a pressione A.A

3 lambiente sempre nell ipotesi che ambiente e sistema siano isolati dallesterno stato di equilibrio termodinamico si definisce stato di equilibrio termodinamico lo stato costante nel tempo raggiunto dal sistema a seguito dello scambio di energia, e le coordinate termodinamiche raggiungono valori che verranno poi mantenuti invariati nel tempo 3 si verifica sperimentalmente che lo scambio di energia tra sistema ed ambiente è sempre caratterizzato dalle seguenti proprietà generali: equilibrio meccanico, per avere equilibrio in uno stato di equilibrio termodinamico esiste una precisa relazione tra le coordinate termodinamiche, es. : in un gas omogeneo e chimicamente puro le variabili termodinamiche sono pressione P, volume V e temperatura T equazione di stato detta equazione di stato lo scambio di energia tra sistema ed ambiente cessa, variano col tempo le coordinate termodinamiche sia del sistema che dellambiente, nello stato di equilibrio ogni scambio di energia si interrompe dunque sotto forma di lavoro meccanico e/o calore, del sistema con e in questo particolare caso lequazione di stato sara definita da Cambiamenti di stato termodinamico si deve avere ad ogni istante: temperatura costantein ogni punto del sistema se ambiente e sistema non scambiano energia con lesterno, ed equilibrio termico cambiamento di stato si verifica un cambiamento di stato equilibrio chimico se sono isolati,dopo un certo tempo in altri termini f ( P, V, T ) = 0 una relazione del tipo f ( P, V, T ) = 0 A.A

4 4 Trasformazione termodinamica sempre si assume sempre che lo stato iniziale e quello finale di una qualsiasi trasformazione siano stati di equilibrio termodinamico in generale, viceversa, gli stati intermedi attraverso cui passa il sistema non sono stati di equilibrio trasformazione ciclica se gli stati iniziale e finale coincidono si parle ditrasformazione ciclica e, durante la trasformazione, non e possibile determinare tutte le variabili trasformazione termodinamica si definisce trasformazione termodinamica la variazione nel tempo dello stato (delle coordinate termodinamiche) determinata dallo scambio di energia (lavoro meccanico e/o calore) tra sistema ed ambiente termodinamiche del sistema A.A

5 5 una successione infinitamente lenta consente di variare le variabili di stato tramite incrementi infinitesimi soltanto le trasformazioni quasi-statiche possono essere rappresentate come linee continue in un diagramma pressione volume Trasformazioni quasi-statiche : quasi-staticaestremamente lento una trasformazione quasi-statica è una trasformazione che avviene in modo estremamente lento, inoltre considerando variazioni di tempo infinitesime che mutano istantaneamente le condizioni del sistema di modo che che il sistema in esame passi dallo stato iniziale a quello finale diviene possibile applicare il calcolo infinitesimale alle equazioni termodinamiche una trasformazione quasi-statica è irrealizzabile nella pratica, in quanto richiederebbe un tempo infinito per compiersi attraverso una successione infinita di stati di equilibrio che possono essere attraversati in entrambi i sensi indifferentemente solo se la trasformazione e quasi-statica il sistema passa per stati di equilibrio rendendo possibile ripercorrere la trasformazione in senso opposto inoltre

6 senza comportare alcun cambiamento nel sistema stesso e nell ambiente circostante senza che ciò comporti alcun cambiamento nel 6 reversibilequasi-statica una trasformazione reversibile deve essere quasi-statica, Trasformazioni reversibili : ne consegue che una trasformazione reversibile non è realizzabile nella pratica, perche richiederebbe un tempo infinito per compiersi, termodinamico nelle condizioni iniziali, dissipazione di energia trasformazione reversibile non si deve avere dissipazione di energia reversibile una trasformazione e detta reversibile se può essere invertitariportando il sistema mentre non e vero il contrario e dovrebbe avvenire in totale assenza di attrito universo termodinamico, ossia nell universo termodinamico, in particolare durante una irreversibili in natura tutte le trasformazioni sono irreversibili nonostante cio le trasformazioni reversibili sono casi limite di grande utilita teorica Trasformazioni irreversibili : una trasformazione irreversibile può avvenire in una sola direzione e, una volta raggiunto lo stato finale, non è possibile tornare allo stato iniziale irreversibile ogni trasformazione non reversibile è detta irreversibile sistema e nell ambiente, A.A

7 7 attenzione: adiabatico e anche sinonimo una sostanza si dice : diatermica diatermica se consente il raggiungimento dellequilibrio termico adiabatica adiabatica se impedisce il raggiungimento dellequilibrio termico un sistema adiabatico e perfettamente isolato, nel senso della trasmissione del calore e adiabatichesenza sono dette adiabatiche le trasformazioni termodinamiche che avvengono senza scambio di calore una parete reale non potra mai essere perfettamente isolante a causa della trasmissione del calore per irraggiamento di variazione infinitamente lenta nel tempo entrapositivo il calore che entra in un sistema dallesterno e positivo escenegativo il calore che esce da un sistema verso lesterno e negativo compiuto dal sistemapositivo il lavoro compiuto dal sistema sullesterno e positivo compiuto dallesternonegativo il lavoro compiuto dallesterno sul sistema e negativo attenzione : la convenzione dei segni e relativa ai flussi di energia che riguardano il sistema per lambiente circostante le cose sono opposte Convenzione, ingegneristica, sui segni degli scambi di calore e lavoro A.A


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