Trasformazioni termodinamiche e primo principio

Il primo principio della termodinamica si applica a diverse tipologie di trasformazioni, ciascuna con le proprie caratteristiche:

1. Trasformazione isobara: avviene a pressione costante
2. Trasformazione isocora: avviene a volume costante
3. Trasformazione isoterma: avviene a temperatura costante
4. Trasformazione adiabatica: avviene senza scambi di calore con l'ambiente
5. Trasformazione ciclica: lo stato finale coincide con quello iniziale

Definizione: Una trasformazione quasistatica è una successione di stati di equilibrio infinitesimamente vicini tra loro.

Per una trasformazione isobara, il primo principio si esprime come:

Q = ΔU + PΔV

Dove:

• Q è il calore scambiato
• ΔU è la variazione di energia interna
• P è la pressione costante
• ΔV è la variazione di volume

Esempio: In una trasformazione adiabatica, non c'è scambio di calore (Q = 0), quindi ΔU = -L.

Highlight: Il lavoro in una trasformazione ciclica è rappresentato dall'area racchiusa dalla curva nel diagramma P-V.

Trasformazioni Specifiche

Le trasformazioni termodinamiche possono essere di diversi tipi, ciascuno con caratteristiche specifiche.

Vocabulary: Una trasformazione adiabatica reversibile è un processo in cui non c'è scambio di calore e può essere invertito.

Example: Nella trasformazione isoterma di un gas perfetto, Q = W poiché ΔT = 0.

Highlight: Nella trasformazione adiabatica temperatura varia in modo caratteristico, causando un raffreddamento o riscaldamento del sistema.

Introduzione ai sistemi termodinamici

Un sistema termodinamico è un insieme di corpi su cui si focalizza l'attenzione, mentre l'ambiente è tutto ciò che si trova al di fuori del sistema. I sistemi termodinamici possono interagire con l'ambiente circostante attraverso scambi di energia sotto forma di calore e lavoro.

Definizione: Un sistema termodinamico ideale è tipicamente rappresentato da un gas perfetto contenuto in un cilindro chiuso da un pistone a tenuta stagna.

Le principali caratteristiche di un sistema termodinamico ideale sono:

1. Equilibrio chimico: assenza di reazioni chimiche
2. Equilibrio termico: temperatura uniforme
3. Equilibrio meccanico: forze interne bilanciate

Vocabolario: L'energia interna di un sistema termodinamico è una funzione di stato che dipende solo dalle condizioni attuali del sistema, non dalla sua storia passata.

Il lavoro compiuto da un sistema termodinamico può essere positivo (espansione) o negativo (compressione):

Esempio: In un'espansione, il gas compie lavoro positivo sull'ambiente, mentre in una compressione il lavoro è negativo.

Highlight: Le trasformazioni termodinamiche possono essere rappresentate graficamente su un diagramma pressione-volume, dove l'area sotto la curva rappresenta il lavoro compiuto.