7. Il primo principio della termodinamica 1-5. Trasformazioni termodinamiche

7.1 I principi della termodinamica La termodinamica studia le leggi con cui i corpi scambiano (cedono o ricevono) lavoro e calore con l’ambiente che li circonda. E’ fondata su due princìpi: Il primo è un’estensione della legge di conservazione dell’energia meccanica Il secondo stabilisce limitazioni alla possibilità di trasformare calore in lavoro

7.2 I sistemi termodinamici Sistema termodinamico = sistema fisico che viene studiato dal punto di vista degli scambi di lavoro e di calore con l’ambiente. Esempio di riferimento: Cilindro dotato di pistone mobile con pareti isolanti e fondo conduttore, contenente un fluido omogeneo.

7.3 L’equilibrio termodinamico Stato di equilibrio: tutte le parti del sistema hanno stessa temperatura e pressione. Significa contemporaneamente equilibrio meccanico, termico e chimico La termodinamica si applica solo a stati fisici di equilibrio Uno stato termodinamico è rappresentato da un punto nel piano p-V.

7.4 Le trasformazioni termodinamiche Trasformazioni principali di un sistema e loro rappresentazione nel piano p-V: isobare pressione costante segmento parallelo all’asse x isocòre volume costante segmento parallelo all’asse y isoterme temperatura costante ramo di iperbole equilatera adiabatiche senza scambio di calore tra il sistema e l’ambiente esterno. cicliche lo stato di partenza coincide con quello finale rappresentate da linee chiuse

7.5 Trasformazioni quasistatiche Una trasformazione reale non può essere rappresentata da una linea nel diagramma pressione-volume La termodinamica che studieremo sarà quella delle trasformazioni costituite da una successione di un numero molto grande di stati di equilibrio: trasformazioni quasistatiche. Trasformazioni ideali, condotte a velocità molto ridotta, in cui ogni stato differisce di pochissimo dal precedente. Sono rappresentabili con linee nel diagramma p-V.

7.6 Energia interna di un sistema L’energia interna di un sistema è una funzione di stato: grandezza che dipende soltanto dalle variabili termodinamiche che servono per descrivere lo stato del sistema In una trasformazione qualunque di un sistema termodinamico da uno stato A a uno stato B, la variazione f(B) – f(A) del valore di una funzione di stato f dipende soltanto dai due stati A e B, e non dalla particolare trasformazione AB seguita dal sistema. E’ una grandezza estensiva Esempio 2 pag. 150. Variazione di energia interna di un gas perfetto