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PubblicatoGennaro Tommasi Modificato 5 anni fa
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LEZIONE DI TERMODINAMICA Termodinamica degli stati: Superficie caratteristica e piani termodinamici
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Indice solido liquido vapore saturo vapore surriscaldato gas
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Liquido - Vapore T < Tc Liquido sottoraffreddato Vapore
surriscaldato Liquido saturo e vapore saturo
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Gas gas T > Tc sostanza Tc [ °C] metano -82 acqua 374 aria -141
ossigeno -118 propano 97 il metano, l’aria e l’ossigeno, alla temperatura ambiente, sono sempre in fase gassosa gas
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Individuazione della fase assegnate due proprietà intensive
pA > psat(tA) A liquido sottoraffreddato pA A ps pA < psat(tA) A vapore surriscaldato pA pA = psat(tA) vapore saturo TA
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Individuazione della fase assegnate due proprietà intensive
TA < Tsat(pA) liquido sottoraffreddato A A A TA > Tsat(pA) pA vapore surriscaldato TA = Tsat(pA) vapore saturo TA Ts TA
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Esercizio: SOSTANZA ACQUA
T [°C ] p [kPa ] FASE 60 15 63 150 220 12200 160 2200 460 15700 Vapore Surriscaldato Liquido Sottoraffreddato Liquido Sottoraffreddato Liquido Sottoraffreddato Gas
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LIQUIDO SOTTORAFFREDDATO (O COMPRESSO)
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Modello Liquido sottoraffreddato
Le proprietà pressione ed entalpia non possono essere definite come proprietà termodinamiche:
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Modello Liquido sottoraffreddato
Du = c DT Ds = c ln(T2/ T1) Dh = c DT+ v Dp
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Esempio: Liquido sottoraffreddato
TA = 80 °C pA = 1 bar T p A 1 psat (80°C) = 0,5 bar 0,5 pA>psat(TA) liquido sottoraffreddato 80
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VAPORE SATURO
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Vapore saturo: miscela liquido e vapore saturo
Composizione massica della miscela: titolo x = mvs/(ml+ mvs) mvs ml x = 1 x = 0 0 < x < 1 vapore saturo secco liquido saturo
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v = vl + x (vVS - vl) u = ul + x (uVS - ul) h = hl + x (hVS - hl)
Vapore saturo v = vl + x (vVS - vl) u = ul + x (uVS - ul) h = hl + x (hVS - hl) s = sl + x (sVS - sl)
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Temperatura di ebollizione
p = 101 kPa t = 100 °C p = 85 kPa t = 95 °C p = 200 kPa t = 120 °C
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per ogni sostanza pura esiste un legame monotono crescente tra pressione e temperatura durante il passaggio di fase
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p t
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Dell’acqua è riscaldata in un sistema pistone-cilindro, il cui
Esercizio Dell’acqua è riscaldata in un sistema pistone-cilindro, il cui diametro interno è di 5 cm; il pistone ha una massa di 20 kg. La pressione esterna è di 101 kPa; a che temperatura comincia a bollire l’acqua? T p P [bar] t [° C] 1,00 99,6 1,20 104,8 1,40 109,3 1,60 113,3 1,4 1,26 1,2 106 104,8 109,3
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Dell’acqua è riscaldata in un sistema pistone-cilindro, il cui diametro interno è di 5 cm; il pistone ha una massa di 20 kg. La pressione esterna è di 101 kPa; a che temperatura comincia a bollire l’acqua?
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GAS e VAPORE SURRISCALDATO
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Modello di Gas Ideale: interpretazione microscopica
Le molecole possono essere trattate come masse puntiformi. Le collisioni tra le molecole sono elastiche (i.e. l’energia cinetica si conserva). Le forze intermolecolari di attrazione e repulsione sono trascurabili rispetto alla quantità di moto delle molecole.
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Fattore di compressibilità
Il fattore di compressibilità Z di un gas è definito come se il gas ha comportamento ideale, allora Z=1 al variare della pressione e della temperatura. se il gas non ha comportamento ideale (gas reale), allora il valore di Z è diverso da 1 e varia con la pressione
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Modello di gas ideale p V = m R T p v = R T p V = n Ro T p vm = Ro T
sostanza R [kJ/kg K] metano 0,518 acqua 0,461 aria 0,287 ossigeno 0,260 propano 0,188 p V = m R T p v = R T p V = n Ro T p vm = Ro T Ro = costante universale dei gas = kJ/kmol K
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Modello di gas ideale Sostanza cv [kJ/kg K] cp metano 1,74 2,25 acqua
1,41 1,87 aria 0,72 1,01 ossigeno 0,66 0,92 propano 1,49 1,68
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Esercizio Il serbatoio di un autotreno per il trasporto del metano ha un volume di 10 m3. Appena pieno il serbatoio si misurano una temperatura di 200 K ed una pressione di 7,9 MPa. Quanto metano è stato caricato? Durante il trasporto, a causa del cattivo isolamento termico, la temperatura aumenta fino a 286 K; quale sarà la pressione? Quanta energia è stata trasferita al metano?
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Esercizio La pressione dell’aria in un pneumatico è di 210 kPa superiore a quella ambiente quando la sua temperatura è di 25 °C. Che pressione verrà misurata se la temperatura sale fino a 50 °C? Se il volume del pneumatico è di 0,025 m3, quanta aria deve essere espulsa per riportare la pressione al valore iniziale? Quanta energia è stata trasferita all’aria nel pneumatico ?
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