La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Primo principio della termodinamica Energia interna.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Primo principio della termodinamica Energia interna."— Transcript della presentazione:

1 Primo principio della termodinamica Energia interna

2 Per conoscere lo stato di un sistema dobbiamo tener conto di 3 grandezze: la pressione (P), il volume (V), la temperatura (T). La pressione è il rapporto tra forza F esercitata e area S sulla quale viene esercitata tale forza (F/S) e la sua unità di misura è il pascal. Le trasformazioni termodinamiche possono essere: A pressione costante (V/T = k): isobara A volume costante (P/T = k): isocora A temperatura costante (PV = k): isoterma Mettendo in relazione queste 3 espressioni siamo giunti a: PV/T = k. Nel caso di un gas perfetto lequazione che coinvolge le 3 grandezze (P, V, T) è: P V = n R T, in cui n è il numero di moli ed R la costante universale dei gas. Se durante la trasformazione il sistema non scambia calore con lesterno si parlerà di trasformazione adiabatica (Q = 0).

3 Per rappresentare le trasformazioni termodinamiche utiliazziamo il piano di Clapeyron. Nellimmagine abbiamo rispettivamente: unisoterma, unisobara e unisocora.

4 In questa equazione compare U che rappresenta lenergia interna del sistema. Per energia interna del sistema si intende la somma delle energie cinetica e potenziale associate alle particelle di cui detto sistema è costituito. ΔU = Uf – Ui è la variazione dellenergia interna del sistema, Q è il calore assorbito e L è il lavoro compiuto dal sistema. Il calore è positivo quando viene assorbito dal sistema e negativo quando viene ceduto. Il lavoro è positivo quando viene compiuto dal sistema (quando comporta unespansione del gas) e negativo quando viene compiuto sul sistema (quando viene compresso).

5 Lenergia interna è una funzione di stato in quanto la sua variazione ΔU per il passaggio del sistema dallo stato iniziale (1) allo stato finale (2) è sempre la stessa indipendentemente da come il sistema sia passato dallo stato iniziale a quello finale. Durante una trasformazione, infatti, la variazione di una funzione di stato dipende solo dallo stato iniziale e finale del sistema e non dal percorso. Per una trasformazione ciclica, la variazione di energia interna è uguale a zero in quanto lo stato iniziale coincide con quello finale. Prendendo in considerazione lequazione Q-L = ΔU, possiamo formulare il primo principio della termodinamica detto anche principio di conservazione dellenergia: Lenergia totale di un sistema e dellambiente esterno si conserva anche se essa può essere convertita da una forma allaltra di energia. In altre parole lenergia non può essere né creata né distrutta.

6 Lenergia interna di un gas dipende solamente dalla temperatura. Possiamo infatti variare lenergia interna di un gas (e quindi la sua temperatura) riscaldando il sistema o comprimendolo. Lenergia interna di un corpo non è mai 0, poiché un gas, essendo costituito da molecole in movimento, non può mai avere volume e pressione uguali a 0. Se lenergia interna è legata alla temperatura, la temperatura è a sua volta legata allenergia cinetica media delle molecole.

7 Prendiamo un recipiente con al suo interno un gas. Un pistone consentirà di regolare la pressione P esercitata dal gas sulle pareti. Se fornisco calore con il fornellino aumenterà la temperatura, se abbasso il pistone aumenterà la pressione e se alzo il pistone aumenterà il volume. Riscaldamento a volume costante: in questo caso il pistone viene tenuto fermo in modo che non aumenti il volume mentre viene fornito calore. Il lavoro L è uguale a 0, pertanto, considerando il primo principio (Q – L = ΔU) avremo che ΔU = Q. Mettendolo in relazione con lequazione Q = c m ΔT, avremo: ΔU = Q = c m ΔT. In questo caso c diventerà cv, cioè calore specifico a volume costante ed m diventerà n, cioè il numero di moli, quindi: ΔU = Q = cv n ΔT. Nei gas monoatomici cv è 3/2 R, per i gas biatomici è 5/2 R.


Scaricare ppt "Primo principio della termodinamica Energia interna."

Presentazioni simili


Annunci Google