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.

Il primo principio della termodinamica trova applicazione in diverse trasformazioni specifiche:

1. Trasformazione isocora $V = costante$: ΔU = Q $non c'è lavoro poiché il volume non cambia$
2. Trasformazione isobara $P = costante$: Q = ΔU + PΔV
3. Trasformazione isoterma $T = costante, solo per gas perfetti$: Q = W $l'energia interna non varia$
4. Trasformazione adiabatica $Q = 0$: ΔU = -W
5. Trasformazione ciclica: Q = W $l'energia interna torna al valore iniziale$

Esempio: In una trasformazione adiabatica, il sistema non scambia calore con l'ambiente, quindi tutta l'energia si converte in lavoro o viceversa.

Highlight: La rappresentazione grafica di una trasformazione adiabatica differisce da quella di una trasformazione isoterma nel diagramma P-V.

Vocabolario: Il lavoro adiabatico è il lavoro compiuto durante una trasformazione adiabatica, dove non c'è scambio di calore con l'ambiente.

Queste applicazioni del primo principio permettono di analizzare e comprendere il comportamento dei sistemi termodinamici in diverse condizioni, fornendo una base fondamentale per lo studio di processi più complessi in ingegneria e fisica.

The final page covers special thermodynamic transformations, including isothermal and adiabatic processes.

Highlight: During a trasformazione adiabatica reversibile, there is no heat exchange with the environment $Q = 0$.

Example: A trasformazione adiabatica esempio shows that when Q = 0, ∆U = -W.

Definition: In isothermal transformations of perfect gases, Q = W because internal energy remains constant.

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.

Le macchine termiche sono dispositivi che convertono calore in lavoro attraverso una serie di trasformazioni cicliche.

Definition: Una macchina termica è un dispositivo che realizza trasformazioni cicliche per convertire calore in lavoro.

Example: Esempio di sistema termodinamico aperto come le centrali termoelettriche.

Highlight: Per funzionare, una macchina termica necessita sia di una sorgente calda che di una sorgente fredda.

Il secondo principio della termodinamica si presenta in due enunciati equivalenti: quello di Kelvin e quello di Clausius.

Quote: "È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di assorbire calore da un'unica sorgente e convertirlo completamente in lavoro."

Highlight: Gli enunciati di Kelvin e Clausius sono dimostrabili come equivalenti attraverso un ragionamento per assurdo.

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.