Materie

Fisica

Elettricità

Fenomeni di elettrostatica

L’energia e la densità di energia immagazzinata in un condensatore.

Primo e Secondo Principio della Termodinamica - PDF, Formule e Esempi per Ragazzi

Name: Knowunity
Brand: Knowunity

Vedi

Primo e Secondo Principio della Termodinamica - PDF, Formule e Esempi per Ragazzi

Francesca Gentile

@francescagentile_kofd

19 Follower

Segui

La termodinamica studia l'interazione energetica tra corpi. I sistemi termodinamici sono costituiti da materia racchiusa in una superficie chiusa che interagisce con l'ambiente circostante. Le trasformazioni termodinamiche sono processi che portano il sistema da uno stato di equilibrio a un altro, e possono essere quasistatiche o di vari tipi come isobare, isocore, isoterme, adiabatiche e cicliche. Il lavoro termodinamico è l'energia scambiata tra sistema e ambiente durante una trasformazione. Il primo principio della termodinamica afferma che l'energia interna di un sistema isolato è costante. Il secondo principio introduce il concetto di macchina termica e stabilisce limiti alla conversione del calore in lavoro. Vengono analizzati anche il frigorifero come macchina termica inversa e le trasformazioni irreversibili.

4/11/2022

8455

TERMODINAMICA
Studia e inte cazione fra corpi che possano scambiate energia
per effetto di alcune forze
I Sistemi termodinamici sono formati

Vedi

Il lavoro in termodinamica

Il lavoro in termodinamica è un concetto fondamentale che descrive come un sistema si comporta quando interagisce con l'esterno.

Definizione: Il lavoro termodinamico è definito dalla formula L = P · ΔV, dove P è la pressione e ΔV è la variazione di volume.

Ci sono due scenari principali:

Quando il sistema si espande (il volume aumenta), esso trasmette energia meccanica all'esterno. In questo caso, il lavoro è positivo (L > 0).
Quando il sistema si contrae (il volume diminuisce), esso riceve energia meccanica dall'esterno. In questo caso, il lavoro è negativo (L < 0).

Highlight: Il lavoro compiuto da un sistema durante una trasformazione è uguale all'area sottesa dal grafico pressione-volume.

È importante notare che il lavoro in una trasformazione generica non dipende solo dai punti iniziale e finale, ma anche dal tipo di trasformazione. Questo è un concetto chiave per comprendere le trasformazioni termodinamiche reversibili e irreversibili.

Esempio: In una trasformazione isoterma di un gas perfetto, il lavoro compiuto dipende dal rapporto tra i volumi iniziale e finale, non solo dalla differenza di volume.

Vedi

Il primo principio della termodinamica

Il primo principio della termodinamica è una legge fondamentale che descrive il trasferimento di energia tra un sistema termodinamico e l'ambiente. Questo principio stabilisce che l'energia può essere trasferita attraverso scambi di calore o lavoro.

Definizione: Il primo principio della termodinamica si esprime matematicamente come Q - L = ΔU, dove Q è il calore scambiato, L è il lavoro compiuto e ΔU è la variazione di energia interna del sistema.

Punti chiave del primo principio:

Il calore (Q) può entrare nel sistema (Q > 0) o uscire dal sistema (Q < 0).
Il lavoro (L) può essere compiuto dal sistema (L > 0) o sul sistema (L < 0).
L'energia interna (U) è una funzione di stato, che dipende solo dalle variabili termodinamiche del sistema.

Highlight: L'energia interna è una proprietà del sistema che dipende solo dal suo stato attuale, non dal percorso seguito per raggiungerlo.

Applicazioni del primo principio:

In una trasformazione isocora (volume costante), la variazione di energia interna è uguale al calore scambiato con l'esterno.
In una trasformazione isobara (pressione costante), la variazione di energia interna è la differenza tra il calore assorbito dal sistema e il lavoro compiuto dal sistema.
In una trasformazione isoterma di un gas perfetto, il calore assorbito è uguale al lavoro compiuto.
In una trasformazione ciclica, il lavoro netto è zero e quindi ΔU = 0.

Esempio: In una trasformazione isocora di un gas, se il sistema assorbe calore, la sua energia interna aumenta, mentre se cede calore, la sua energia interna diminuisce.

Vedi

Introduzione alla termodinamica

La termodinamica è la branca della fisica che studia l'interazione energetica tra corpi che possono scambiare energia per effetto di alcune forze. I sistemi termodinamici sono al centro di questo studio.

Definizione: Un sistema termodinamico è costituito da una quantità di materia racchiusa all'interno di una superficie chiusa.

I componenti principali di un sistema termodinamico sono:

Il sistema stesso
L'ambiente, ovvero l'insieme dei corpi con cui il sistema interagisce quando ci sono scambi di energia
La pressione, misurata in Pascal (Pa)
Il volume, misurato in metri cubi (m³)

La termodinamica utilizza diagrammi cartesiani per rappresentare le trasformazioni dei sistemi. Esistono diversi tipi di trasformazioni termodinamiche, che sono processi fisici attraverso i quali un sistema passa da uno stato di equilibrio a un altro.

Highlight: Le trasformazioni quasistatiche sono particolarmente importanti in termodinamica. In queste trasformazioni, gli stati di equilibrio differiscono solo per una piccola quantità infinitesimale.

I principali tipi di trasformazioni termodinamiche sono:

Isobara: trasformazione a pressione costante
Isocora: trasformazione a volume costante
Isoterma: trasformazione a temperatura costante
Adiabatica: trasformazione senza scambi di calore con l'esterno
Ciclica: trasformazione che inizia e finisce nello stesso punto

Esempio: In un diagramma pressione-volume, una trasformazione isobara è rappresentata da un segmento parallelo all'asse del volume, mentre una trasformazione isocora è rappresentata da un segmento parallelo all'asse della pressione.

Vedi

Il secondo principio della termodinamica e le macchine termiche

Il secondo principio della termodinamica introduce il concetto di macchina termica e stabilisce limiti fondamentali alla conversione del calore in lavoro.

Definizione: Una macchina termica è un dispositivo che trasforma l'energia interna dei corpi in lavoro meccanico attraverso trasformazioni cicliche di un sistema termodinamico.

Le fasi fondamentali di una macchina termica sono:

Assorbimento di calore dall'ambiente
Trasformazione di parte del calore assorbito in lavoro
Cessione del calore residuo all'ambiente

Un parametro fondamentale per valutare l'efficienza di una macchina termica è il rendimento, definito come il rapporto tra il lavoro compiuto e il calore assorbito.

Formula: Rendimento = Lavoro compiuto / Calore assorbito

Il secondo principio della termodinamica ha tre enunciati principali:

Enunciato di Kelvin: È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di convertire in lavoro tutto il calore assorbito da un'unica sorgente a temperatura costante.
Enunciato di Clausius: È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia il trasferimento di calore da un corpo a temperatura minore a un corpo a temperatura maggiore.
Il terzo enunciato riguarda il funzionamento del frigorifero.

Highlight: Il secondo principio della termodinamica stabilisce limiti fondamentali all'efficienza delle macchine termiche e alla direzione naturale dei processi termodinamici.

Vedi

Frigoriferi e trasformazioni irreversibili

Il frigorifero è una macchina termica inversa che utilizza lavoro fornito dall'esterno per trasferire calore da una sorgente a temperatura minore a una a temperatura maggiore.

Definizione: Un frigorifero è una macchina termica che opera tra due sorgenti, ciascuna in grado di mantenere una temperatura uniforme indipendentemente dagli scambi di calore.

L'efficienza di un frigorifero è misurata dal coefficiente di prestazione (COP), definito come il rapporto tra il calore prelevato dalla sorgente fredda e il lavoro esterno compiuto.

Formula: COP = Calore prelevato dalla sorgente fredda / Lavoro esterno compiuto

Un esempio pratico di dispositivo che contiene un frigorifero è il condizionatore d'aria, che raffredda l'interno di una stanza trasferendo calore all'ambiente esterno.

Il teorema di Carnot stabilisce importanti proprietà delle macchine termiche:

Tutte le macchine termiche reversibili hanno lo stesso rendimento.
Nessuna macchina reale ha un rendimento maggiore di una macchina reversibile.
Il rendimento di una macchina termica reversibile non dipende dal fluido di lavoro né dal tipo di ciclo che compie.

Highlight: Le trasformazioni termodinamiche reversibili sono ideali e rappresentano il limite massimo di efficienza per le macchine termiche.

Questi concetti sono fondamentali per comprendere i limiti termodinamici e per progettare sistemi energetici più efficienti.

Vedi

Contenuti simili

147

3618

4ªl

Temperatura e calore

breve schema su temperatura calore e i cambiamenti di stato

116

3270

4ªl

termodinamica

la definizione di termodinamica, equilibrio termodinamico, la trasformazione ideale, il lavoro, il calore, 1 principio della termodinamica e applicazioni, le macchine termiche, 2 principio, trasf. reversibli.

Know La prima e la seconda legge di Gay-Lussac thumbnail

161

4ªl

La prima e la seconda legge di Gay-Lussac

Appunti completi e dettagliati sulle due leggi di Gay-Lussac con appositi grafici

Know Termodinamica e calorimetria thumbnail

982

4ªl/5ªl

Termodinamica e calorimetria

Fisica: termodinamica e calorimetria

Know la carica elettrica e la legge di coulomb thumbnail

211

6284

4ªl

la carica elettrica e la legge di coulomb

Know legami chimici e teoria VSEPR thumbnail

1789

3ªl/4ªl

legami chimici e teoria VSEPR

legame covalente (polare, dativo…), legame ionico, legame metallico e teoria VSEPR

Non c'è niente di adatto? Esplorare altre aree tematiche.

Knowunity è l'app per l'istruzione numero 1 in cinque paesi europei

Knowunity è stata inserita in un articolo di Apple ed è costantemente in cima alle classifiche degli app store nella categoria istruzione in Germania, Italia, Polonia, Svizzera e Regno Unito. Unisciti a Knowunity oggi stesso e aiuta milioni di studenti in tutto il mondo.

Scarica

Google Play

Scarica

App Store

Knowunity è l'app per l'istruzione numero 1 in cinque paesi europei

4.9+

Valutazione media dell'app

13 M

Studenti che usano Knowunity

#1

Nelle classifiche delle app per l'istruzione in 12 Paesi

950 K+

Studenti che hanno caricato appunti

Non siete ancora sicuri? Guarda cosa dicono gli altri studenti...

Utente iOS

Adoro questa applicazione [...] consiglio Knowunity a tutti!!! Sono passato da un 5 a una 8 con questa app

Stefano S, utente iOS

L'applicazione è molto semplice e ben progettata. Finora ho sempre trovato quello che stavo cercando

Susanna, utente iOS

Adoro questa app ❤️, la uso praticamente sempre quando studio.

Materie

Fisica

Elettricità

Fenomeni di elettrostatica

L’energia e la densità di energia immagazzinata in un condensatore.

Primo e Secondo Principio della Termodinamica - PDF, Formule e Esempi per Ragazzi

Francesca Gentile

@francescagentile_kofd

19 Follower

Segui

4/11/2022

8455

4ªl

Fisica

282

Il lavoro in termodinamica

Il lavoro in termodinamica è un concetto fondamentale che descrive come un sistema si comporta quando interagisce con l'esterno.

Definizione: Il lavoro termodinamico è definito dalla formula L = P · ΔV, dove P è la pressione e ΔV è la variazione di volume.

Ci sono due scenari principali:

Quando il sistema si espande (il volume aumenta), esso trasmette energia meccanica all'esterno. In questo caso, il lavoro è positivo (L > 0).
Quando il sistema si contrae (il volume diminuisce), esso riceve energia meccanica dall'esterno. In questo caso, il lavoro è negativo (L < 0).

Highlight: Il lavoro compiuto da un sistema durante una trasformazione è uguale all'area sottesa dal grafico pressione-volume.

Esempio: In una trasformazione isoterma di un gas perfetto, il lavoro compiuto dipende dal rapporto tra i volumi iniziale e finale, non solo dalla differenza di volume.

Il primo principio della termodinamica

Definizione: Il primo principio della termodinamica si esprime matematicamente come Q - L = ΔU, dove Q è il calore scambiato, L è il lavoro compiuto e ΔU è la variazione di energia interna del sistema.

Punti chiave del primo principio:

Il calore (Q) può entrare nel sistema (Q > 0) o uscire dal sistema (Q < 0).
Il lavoro (L) può essere compiuto dal sistema (L > 0) o sul sistema (L < 0).
L'energia interna (U) è una funzione di stato, che dipende solo dalle variabili termodinamiche del sistema.

Highlight: L'energia interna è una proprietà del sistema che dipende solo dal suo stato attuale, non dal percorso seguito per raggiungerlo.

Applicazioni del primo principio:

In una trasformazione isocora (volume costante), la variazione di energia interna è uguale al calore scambiato con l'esterno.
In una trasformazione isobara (pressione costante), la variazione di energia interna è la differenza tra il calore assorbito dal sistema e il lavoro compiuto dal sistema.
In una trasformazione isoterma di un gas perfetto, il calore assorbito è uguale al lavoro compiuto.
In una trasformazione ciclica, il lavoro netto è zero e quindi ΔU = 0.

Esempio: In una trasformazione isocora di un gas, se il sistema assorbe calore, la sua energia interna aumenta, mentre se cede calore, la sua energia interna diminuisce.

Introduzione alla termodinamica

Definizione: Un sistema termodinamico è costituito da una quantità di materia racchiusa all'interno di una superficie chiusa.

I componenti principali di un sistema termodinamico sono:

Il sistema stesso
L'ambiente, ovvero l'insieme dei corpi con cui il sistema interagisce quando ci sono scambi di energia
La pressione, misurata in Pascal (Pa)
Il volume, misurato in metri cubi (m³)

Highlight: Le trasformazioni quasistatiche sono particolarmente importanti in termodinamica. In queste trasformazioni, gli stati di equilibrio differiscono solo per una piccola quantità infinitesimale.

I principali tipi di trasformazioni termodinamiche sono:

Isobara: trasformazione a pressione costante
Isocora: trasformazione a volume costante
Isoterma: trasformazione a temperatura costante
Adiabatica: trasformazione senza scambi di calore con l'esterno
Ciclica: trasformazione che inizia e finisce nello stesso punto

Esempio: In un diagramma pressione-volume, una trasformazione isobara è rappresentata da un segmento parallelo all'asse del volume, mentre una trasformazione isocora è rappresentata da un segmento parallelo all'asse della pressione.

Il secondo principio della termodinamica e le macchine termiche

Il secondo principio della termodinamica introduce il concetto di macchina termica e stabilisce limiti fondamentali alla conversione del calore in lavoro.

Definizione: Una macchina termica è un dispositivo che trasforma l'energia interna dei corpi in lavoro meccanico attraverso trasformazioni cicliche di un sistema termodinamico.

Le fasi fondamentali di una macchina termica sono:

Assorbimento di calore dall'ambiente
Trasformazione di parte del calore assorbito in lavoro
Cessione del calore residuo all'ambiente

Un parametro fondamentale per valutare l'efficienza di una macchina termica è il rendimento, definito come il rapporto tra il lavoro compiuto e il calore assorbito.

Formula: Rendimento = Lavoro compiuto / Calore assorbito

Il secondo principio della termodinamica ha tre enunciati principali:

Enunciato di Kelvin: È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di convertire in lavoro tutto il calore assorbito da un'unica sorgente a temperatura costante.
Enunciato di Clausius: È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia il trasferimento di calore da un corpo a temperatura minore a un corpo a temperatura maggiore.
Il terzo enunciato riguarda il funzionamento del frigorifero.

Highlight: Il secondo principio della termodinamica stabilisce limiti fondamentali all'efficienza delle macchine termiche e alla direzione naturale dei processi termodinamici.

Frigoriferi e trasformazioni irreversibili

Il frigorifero è una macchina termica inversa che utilizza lavoro fornito dall'esterno per trasferire calore da una sorgente a temperatura minore a una a temperatura maggiore.

Definizione: Un frigorifero è una macchina termica che opera tra due sorgenti, ciascuna in grado di mantenere una temperatura uniforme indipendentemente dagli scambi di calore.

L'efficienza di un frigorifero è misurata dal coefficiente di prestazione (COP), definito come il rapporto tra il calore prelevato dalla sorgente fredda e il lavoro esterno compiuto.

Formula: COP = Calore prelevato dalla sorgente fredda / Lavoro esterno compiuto

Un esempio pratico di dispositivo che contiene un frigorifero è il condizionatore d'aria, che raffredda l'interno di una stanza trasferendo calore all'ambiente esterno.

Il teorema di Carnot stabilisce importanti proprietà delle macchine termiche:

Tutte le macchine termiche reversibili hanno lo stesso rendimento.
Nessuna macchina reale ha un rendimento maggiore di una macchina reversibile.
Il rendimento di una macchina termica reversibile non dipende dal fluido di lavoro né dal tipo di ciclo che compie.