Lezione n.5 (Corso di termodinamica) Termodinamica degli stati: superficie caratteristica e piani termodinamici.

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1 Lezione n.5 (Corso di termodinamica) Termodinamica degli stati: superficie caratteristica e piani termodinamici

2 Indice Stati della materia Regola delle fasi e postulato di stato
Superficie caratteristica Diagramma T-v Diagramma p-T Diagramma p-v Coefficienti di espansione e comprimibilità Calori specifici Diagramma T-s Diagramma h-s Diagramma p-h

3 Stati della materia Una sostanza pura è una sostanza la
cui composizione chimica non varia. Ossigeno O2 Acqua Aria Una sostanza pura non deve necessariamente essere composta da un unico elemento chimico.

4 Fasi La fase è l’insieme delle parti omogenee del sistema aventi lo stesso stato intensivo. Una sostanza pura può trovarsi in diverse fasi. solida liquida aeriforme

5 Passaggi di fase AERIFORME Sublimazione Evaporazione Condensazione
SOLIDA LIQUIDA Fusione Solidificazione

6 Trasformazione internamente reversibile
Si consideri un sistema pistone-cilindro contenente una sostanza pura, al quale viene somministrato calore a pressione costante (trasformazione isobara) Trasformazione internamente reversibile Il sistema è inizialmente nello stato A (fase solida) TB>TA p = cost. T v vB>vA TB temperatura di liquefazione B Calore A

7 Raggiunto lo stato B la sostanza in fase solida comincia a liquefarsi.
Nello stato C sono presenti la fase liquida e la fase solida. Durante questa trasformazione aumenta la quantità di sostanza in fase liquida e diminuisce quella in fase solida. La trasformazione termina quando l’ultimo cristallo di ghiaccio liquefa. Il processo è isotermo p = cost. T v A B C D Calore

8 Inoltre è possibile osservare un leggero incremento del volume
Raggiunto lo stato D la sostanza in fase liquida subisce un aumento di temperatura fino al punto E. Inoltre è possibile osservare un leggero incremento del volume (ciò non è vero nell’intervallo 0-4°C per l’acqua) p = cost. T v A B D E Calore

9 Raggiunto lo stato E la sostanza in fase liquida comincia ad evaporare.
Sono presenti la fase liquida e la fase gassosa. Durante questa trasformazione aumenta la quantità di sostanza in fase gassosa e diminuisce quella in fase liquida. La trasformazione termina quando l’ultimo goccia di acqua evapora. Il processo è isotermo p = cost. T v A B D E F Calore

10 Raggiunto lo stato E la sostanza è in procinto di evaporare
Nello stato F sono presenti la fase liquida e la fase gassosa. Durante questa trasformazione aumenta la quantità di sostanza in fase gassosa e diminuisce quella in fase liquida. La trasformazione termina quando l’ultimo goccia di liquido evapora. p = cost. T v A B D E F G Calore

11 Riassumendo T v p = cost. Vapore Liquido + vapore Liquido
Solido + liquido Solido

12 Temperatura e pressione critica
v Tc 10 bar 5 bar 2 bar 1 bar Vapore saturo Vapore saturo secco Liquido saturo vc

13 Riassumendo T v Vapore Liquido Vapore saturo Vapore saturo secco
10 bar T v 5 bar 1 bar Vapore Liquido Vapore saturo Vapore saturo secco Liquido saturo Solido Liquido e solido

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17 liquido liquido-gas solido vapore surriscaldato solido- liquido solido-gas

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19 Diagramma p-T Pressione Fase liquida Fase solida Fase vapore
Punto critico Fase liquida Linea di liquefazione Linea di evaporazione Fase solida Punto triplo Linea di sublimazione Fase vapore Temperatura

20 Diagramma p-v area sottesa (lrev)
elevata pendenza curva limite inferiore

21 Coefficiente di espansione isobaro

22 Coefficiente di compressibilità isotermo

23 Tabella di b e T

24 Calori specifici cp e cv

25 Tabella calori specifici medi

26 Diagramma h-s punto critico isotermobarica
andamento lineare isobare (nella zona vapore) andamento asintotico orizzontale isoterme (gas)

27 Diagramma di Mollier (acqua)

28 Diagramma T-s area sottesa (qrev) pendenza isocore e isobare

29 Diagramma T-s (acqua)

30 Diagramma p-h

31 Diagramma p-h R-134