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Termologia Termodinamica 1. Termodinamica: introduzione termodinamica classica MACROSCOPICO usa un approccio MACROSCOPICO, secondo il quale la materia.

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Presentazione sul tema: "Termologia Termodinamica 1. Termodinamica: introduzione termodinamica classica MACROSCOPICO usa un approccio MACROSCOPICO, secondo il quale la materia."— Transcript della presentazione:

1 Termologia Termodinamica 1

2 Termodinamica: introduzione termodinamica classica MACROSCOPICO usa un approccio MACROSCOPICO, secondo il quale la materia è vista come un continuo, ignorandone la natura particellare. Tiene conto di quello che i nostri sensi possono rilevare delle proprietà e del comportamento della materia, e fornisce un metodo diretto e semplice per la risoluzione dei problemi ingegneristici molecole MICROSCOPICO in realtà la materia è costituita da un numero grandissimo di particelle, le molecole. Descrivere il comportamento della materia dal punto di vista MICROSCOPICO richiederebbe la conoscenza del comportamento delle singole molecole e ciò rende il problema assai più complesso: lunica possibilità è quella di affidarsi alla statistica, che considera il comportamento medio delle particelletermodinamicastatisticatermodinamicastatistica 2

3 PROPRIETA FISICHE DI UN SISTEMA Le particolari classi di fenomeni studiati non richiedono la conoscenza di tutte le proprietà fisiche che caratterizzano il sistema termodinamico, bensì ciascuna analisi richiederà un numero limitato, in genere piuttosto piccolo, di proprietà legate alla particolare fenomenologia PROPRIETA La descrizione macroscopica di un sistema è fatta in termini di PROPRIETA fisiche che possono essere, in linea di principio, misurate con laiuto di appropriati strumenti di laboratorio PROPRIETAPROPRIETA GRANDEZZA DI STATO GRANDEZZA COORDINATA TERMODINAMIC A COORDINATA 3

4 Proprietà: classificazione proprietà intensive INTENSIVE Si supponga di far tendere ad un valore infinitesimo lestensione di un sistema. Le proprietà i cui valori non tendono a zero sono dette INTENSIVE: il loro valore non dipende dalla estensione del sistema ESTENSIVA Si pensi di suddividere un sistema in un certo numero di sottosistemi. Una proprietà è ESTENSIVA se il suo valore per lintero sistema è pari alla somma dei valori relativi a tutti i sottosistemi che lo compongono proprietà estensive temperatura, pressione volume, massa, energia 4

5 Proprietà fisiche (segue) Un semplice criterio è applicabile ad un sistema per stabilire quale delle proprietà che lo caratterizzano è intensiva e quale estensiva. Si suddivide il sistema in due parti uguali: ciascuna parte avrà le stesse proprietà intensive di prima, e proprietà estensive dimezzate p, T m, V, E p, T 0.5m, 0.5V, 0.5E p, T 0.5m, 0.5V, 0.5E 5

6 Stato termodinamico ed equilibrio equilibrio termico si ha quando la temperatura è la stessa in ogni punto del sistema, cioè se il sistema non presenta gradienti di temperatura che sono la causa del flusso termico La termodinamica tratta dei sistemi in stato di equilibrio. Si parla di stato di equilibrio termodinamico se il risultato delle misure macroscopiche eseguite sulle proprietà del sistema non muta nel tempo equilibrio termodinamico si ha quando la composizione chimica del sistema non varia nel tempo, cioè non si verificano reazioni chimiche equilibrio chimico equilibrio meccanico si ha quando in nessun punto vi sono variazioni di pressione nel tempo 6

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8 TEMPERATURA TERMOMETRO La TEMPERATURA è una proprietà intensiva che può essere direttamente misurata correlandone la variazione per un sistema alla corrispondente variazione di una proprietà di un altro sistema detto TERMOMETRO, il cui stato è fatto variare vincolando le altre proprietà scelte come indipendenti I sistema e il termometro debbono essere allequilibrio termico essendo separati da pareti rigide e fisse ma non adiabatiche Se la lettura di due sistemi è uguale si può dire che questi hanno la stessa temperatura PRINCIPIO ZERO DELLA TERMODINAMICA se due sistemi sono in equilibrio termico con un terzo sistema, sono in equilibrio tra loro X 1,Y 1 X 2,Y 2 X 3,Y 3 parete adiabatica parete conduttrice 8

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18 EQUAZIONE DI STATO (segue) 18

19 EQUAZIONE DI STATO (segue) 19

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27 Energia, calore, lavoro Lenergia è una proprietà estensiva del sistema. Può esistere in numerose forme: energia termica, cinetica, potenziale, elettrica, magnetica, chimica, nucleare energiaenergia ENERGIA TOTALE, E formemacroscopicheformemacroscopiche Sono quelle legate alla struttura molecolare del sistema e al grado di attività molecolare; sono indipendenti dal sistema di riferimento esterno formemicroscopicheformemicroscopiche ENERGIA INTERNA, U ENERGIA energiatotale E utile classificare le varie forme di energia che costituiscono lenergia totale di un sistema in due gruppi: Sono quelle che un sistema possiede nel suo complesso, rispetto a un qualche sistema esterno di riferimento; sono legate al movimento e allinfluenza di alcuni fenomeni esterni come la gravità, il magnetismo, lelettricità e la tensione superficiale 27

28 Energia, calore, lavoro Il contenuto di energia di un sistema può essere variato secondo tre differenti modalità: CALORECALORE SISTEMICHIUSISISTEMICHIUSI CALORECALORE LAVOROLAVORO a seguito di trasferimento di massa a seguito di trasferimento di massa SISTEMIAPERTISISTEMIAPERTI CALORE Si parla di energia trasferita come CALORE se la causa che determina il flusso di energia è la differenza di temperatura allinterfaccia che separa il sistema dallesterno LAVOROLAVORO LAVORO Se il flusso di energia (escluso quello legato al flusso di massa) avviene per cause non riconducibili ad una differenza di temperatura si parla di modalità LAVORO 28

29 Energia, calore, lavoro CALORECALORE sono tutte forme di energia unità di misura [J] [J] LAVOROLAVORO energia totale energia interna CALORECALORE LAVOROLAVORO energia potenziale energia cinetica sonoGRANDEZZE DI SCAMBIO sonoGRANDEZZE energia totale energia interna Volume specifico energia potenziale energia cinetica sonoGRANDEZZE DI STATO sonoGRANDEZZE 29

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35 Trasformazioni termodinamiche 35

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38 Lavoro termodinamico 38

39 Osservazioni sperimentali 39

40 Lavoro e Calore 40

41 Convenzioni su calore e lavoro 41

42 PRIMO PRICIPIO DELLA TERMODINAMICA 42

43 PRIMO PRICIPIO DELLA TERMODINAMICA 43

44 Trasformazioni cicliche 44

45 Grafici di diverse trasformazioni 45

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47 Trasformazioni per un gas perfetto 47

48 Trasformazioni per un gas perfetto 48

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55 Diagramma di fase 55

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57 Umidità relativa 57

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81 Irraggiamento termico 81

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84 LA TECNOLOGIA IR PER LA DIAGNOSTICA Concetti di base - Radiatori IR I radiatori sono essenzialmente di due tipi: - Radiatore termico: la curva di distribuzione è di tipo continuo e presenta un unico valore massimo. - Radiatore selettivo: la curva di distribuzione spettrale è di tipo discontinuo e presenta n bande strette di emissione caratterizzate da n picchi massimi in funzione della concentrazione molecolare. Linsieme delle sottobande rappresenta una unica segnatura. 84

85 LA TECNOLOGIA IR PER LA DIAGNOSTICA Concetti di base -Caratterizzazione dei Radiatori IR La caratterizzazione di un radiatore sarà effettuata facendo ricorso alluso di un appropriato riferimento che è il: CORPO NERO o BLACK BODY Il Corpo nero è un corpo capace di assorbire totalmente la radiazione incidente a prescindere dalla sua lunghezza donda così come descritto dalla legge di Planck 85

86 lemissione di radiazioneelettromagneticadel radiazioneelettromagneticadel Termometria IR occorre misurare corpi o ambienti a temperatura SUPERIORE alla MAX di impiego dei sensori invasivi le tecniche di misura invasive viste fin qui non possono essere utilizzate quando: in questi casi occorre misurare la temperatura di corpi o ambienti distanti o comunque INACCESSIBILI occorre misurare la temperatura di corpi o ambienti chimicamente AGGRESSIVI o RADIOATTIVI radiazione e.m. VARIABILE TERMOMETRICA LEGGE DI PLANCK CORPO NERO 86

87 T=5800 K T=1100 K T=550 K T=280 K Irraggiamento a varie temperature 87

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