termodinamica

Didascalia alternativa:

in ESPANSIONE MD lavoro positivo Sull'ambiente al20 pist.I tolgo pesettil scaldo il gas => il pistone si alza perche una forza lo spinge verso l'alto. Pta L=F.5 = FsCosa (prodotto scalare tra 2 veltor) m fornello Abbiamo che =MCAT calore specifico viscaldo=> AT>O => Q>0 perché MACAAT SO TRASFORMAZIONE QUASISTATICA GAS in COMPRESSione lavoro negativo sull'ambiente dFe ↑Fi frigorifero raffreddo=> ATCO =>Q<0 perche: mnc >0 ma ATCO Wero L=F-S wohl>0 + in GENERALE: il lavoro compiuto da forze esterne é opposto a quello delle forze interne Li=-le Š We = - Wi => L=-F.S Wi= FS. COSTL=-FS => W₁CO Q=OP AT=0 condizione di EQUILIBRIO W= P.AU la rappresentazione grafica del lavoro: Termodinamica, A A B V₂ A B se il gas si ESPANDE se il gas si compRIME se il sistema ACQUISTA CALORE lavoro positivo se il sistema PERDE CALORE & CALCOLARE il LAVORO della FORZA del GAS QUANDO SIESPANDE in UNA TRASFORMAZIONE ISOBARA: Ap Ŀ P V₁ B DV Ah=si{ TE [>0 W 20 Q>O A Q 20 B pt.2 40 CASO + GENERALE (TRASFORMAZIONE QUASISIATICA) il grafico pu di una TRASFORMAZIONE ISOBARA é un segmento orizzontale mentre in una TRASFORMAZIONE QUASISTATICA QUALSIA A >0 => F=P.S W=F.S. cosa W=F.Ah.coso = F.Ah W= p.s.n LOAV IL LAVORO IN UNA TRASFORMAZIONE CICLICA Stato iniziale stato finale: FASE di ESPANSIONE e dicomPRESSIONE 2 lavoro negativo ↑ W= P.AU può essere diviso in tante piccole trasformazioni isobare il cui lavoro e dato dal rettangolo AP.AV il lavoro totale é la somma dei piccoli lavori de = all'area colorata. dove w>o se in ESPANSIONE e who se viene COMPRESSO A B ·DSOMMA ALGEBRICA di Fit F₂ con F₂ <0 F10 F₁-IF₂L Termodinamica O PRINCIPIO della TERM: IL PRIMO PRincipio della Termodinamica: AU=Q-L - isobara: Q=AU+P-V ↑ Li O durante la trasformazione, ilga): ACQUISTA ENERGIA Sottoforma di CALORE >o dal fornello & PERDE ENERGIA per sollevare il pistone, compiendo un lavoro positivo sull'ambiente => Q>O => >T; => Uf > Ui => MA Siccome l'energia tot si conserva abbiamo che AU= calore acquisito (E+) meno il lavoro compiuto (E-) Primo Principio della TERMUDinamica OPPURE AU: Q+ Le AU= Q-L APPLICAZioni del 2°PR APPLICAzioni del 10 principio: - isocora: AU=Q trasformazione isocora A forello la variazione Audell'energia interna di un sistema termodinamico. qualunque sia la trasformazione che esso subisce è uguale alla differenza tra che il sistema scambia con l'ambiente e w che compie sull'ambieme RIGUARDA TUTII SISTEMI TERMODINAmici e non solo i GAS PERFETTI (o e applicabile a tutte le trasformazioni termodinamiche tenendo conto de segni di Qet A 2 U B 3₂ 20 trasformazione isobara positivo negativo RO ap V possiamo definire la unRinzione or ENERGIA INTERNA come: AU=Uf-Ui QSO AA pt.3 Q70 acavista en.dall'e= Sterno cede calore all'e: sterno espansione. =>(ede E W = P.AU Q=AU+L Q=AU + PV compressione =>acq.€ W₁= PAU ma AV = 0 => p⋅0=0 non c'e' lavoro perché V non aumenta => AU=Q acquistando calore aumenta l'energia interna Q>0 => AUSO il calore serve in parte per far aumentare Ue=ST e in parte per compiere il lavoro - isoterma @ = W - adiab. @=-W vedi le differenze! o il grafico di una trasfo= Imazione adiabatica e la sua diff. con latr. iso teima! - trasform.Ciclica Q = W Termodinamica trasformazione isoterma (solo per gas perfetto) nel gas perfetto: U= K => dipende solo dat => Q=W mage AT-O anche Av=o perché: 40=3(AT) trasformazione adiabatica mo non ci sono scambidicalore Q=O=Y AU-L perché non c'è scambio di calore se il lavoro e 30 => AUco 6 l'energia interna DiminuiSLE 1=1 la TEMPERATURA del ga) diminuisce =>e un processo di raffreddamento hel diagramma PV l'andamento della trasformazione ADIABATICA é simÍLE A QUELLA UVOTERMA se AVco (compressione) 2=> Ap>0. Tuttavia la trasformazione adiabatica non può essere = isoterma xke durante una trasformazione a = diabatica la TVARIA: In una trasformazione isoterma UNA PARTE del (ACORE ESCE dal SISTEMA X mantenere Tcostante. TR. ADIABAICA (Compressione ) AT>O<=> AU >O UNA WRVA ADIABATICA é + RIPIDA: DIFFERENZA TRA ISOSTERMA E CICLIFA ISOTERMA: Vale solo x gas perfeto Curva adiabatica mmmmm ex ogni punto dell'isoterma CicliCA: vale x qualsiasi fluido omogeneo Q=W₁ ma solo alla conclusione della trasformazione trasformazione ciclica=> stato iniziale stato finale AU=O (funzione di stato) MACCHINE TERMICHE: DIE MACCHINE TERMICHE -Ichiamo sulle tr. ciclic. Quot Ltot per funzionare una macchina termica ha biso gno anche di una sorgen te refrigerante! Termodinamica.... le fiasbimazioni didiche: stato iniziale = stato finale AV=Q-L=O=Q-L => QL++ tot OVQ le sorgenti di calore ideale macchina termica dispositivo che realizza una serie di trasformazioni cicliche PERTRASFORMARE CALORE in LAVORO IN ÎFi Q2>0 BILANCIO ENERGETICO: BILANCIO ENERGETITO Lot = Qtot Q: Q₂+Q. ma siccome @tot = ₂-1 Q₁1 =>Ltot = @₂10,1 & ESEMPi di MACCHINA TERMICA A centrali termoelettriche meccanismi biella-manovella ilga) viene riscaldato => garsi espande MD MA con il pistone a fine corsa non il pistone si alza torna giù e serve un lavoro > aquelo kalo a far espandereit GAS B V introduciamo una sorgente REFRIGERAME che abbana la temperatura del fluido caldaia ESEMPI miscela acqua-ghiaccio o + in gen passaggidi Stato pompa acqua L tot = Qtot Q+o+= Q₂+Q₁ Sirome Q₁ co si puo riscrivere come Qtot=Q₂-1Q₁1 Ltot = Q₂-IQ.1 Q₂ = L+o+ +1Q₁1 m turbina vapore 00000 l'energia immessa nel sistema va in parte IMPIEGATA nel (AVORO. in parte viene dis= persa nell'ambiente => scopo fare una macchina il+ efficente possibile SORGE Midi CALORE IDEALE Sistema capace di mantenere una temperatura fissata qualunque sia la quantita di calore che esso rede o acquista 20 PRINCIPIO TERMODIN. gli enunciati di kelvin e Clasius e la dimostra 2ione che sono legati. dillendimento di una macchina termica n=1-1Q₁1 Q₂ 04451 30 enunciato della termo dinamica. Termodinamica.... SECUNDO PRincipio della TERMODINAMICA: Enunciati del 20 principio - +SE KELVIN FOSE FALSO: D I due enunciati sono EQUIVALENTi: dimostrabile x absurdo 121 macch serbatoio caldo L=Q attrito Serbatoio caldo → SE CLASIUS FOSSE FALSO Sorgente calda Q₂ ↓@₂=Q tern L=Q₂-Q. ↓Q₁ sorgente fredda KELVIN: é impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di assorbire una determinata quantità di calore da un'unica -▷ & CLASIUS e impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di far passare calore da un corpot caldo a uno + freddo fonte di calore da un'unica sorgente etrasformarla integralmente in lavoro. se kelvin forse falso saremmo in rado di costruire una macchina che solliae calore da una unica sorgente successivamente tutto il lavoro L=Q per attrito si potrebbe trasformare in calore da cedere a una sorgente aty => CONTRO CLASIUS! É possibile realizzare una trasformazione che abbia come risolato il trasferimento ai una quantità di calore da una sorgente REFRIGERANTE a una CALORIFERA Oteniamo una trasform. Scne cede una quantitá @ alla sorgente calda Affianchiamo a questa. una macchina termicacne: produce un lavoro L=Q₂ Q. La macchina composta: scambia con la sorgente calda Q₂ = 0 perché: y aggiunge maQ=Qan m.term.preleva Qan ] = -Qan preleva dalla sorgente fredda Q-Q. perche: y preleva@ •=4@-@₁ 1}=>( m.term cede Q.. ma 0-Q, anche il LAVORO, viene violato anche L'ENUNCIATO di KELin & RENDIMENTO di una MACCHINA TERMICA: Q₂ > RENDIMENTO: lavoro prodotto dalla macchina (n) quantità di calore Q2 -ne un NUMERO PURO M=L=Q₂-1Q₁¹=1-1@₁1 =>0<n<1. Q₂ (2₂ = Bisogna dire unico xke ad es: TRASFO RMAZIONI ISOTERME-D Q=L, ma na anche come altio risultato respansione: L Q₂ D 30ENUNCIATO del 2º PRincipio: é impossibile progettare una macchina termica che abbia n=1! n+1 perché se n=1=> IQ₁1=0, impossibilex l'enunciato di kelvin rasformazioni rev. - ripottare sia SiST sia AMB. allo stato iniz OTH di CARNOT - macchina reversibile che il ciclo di carnot ORENDIMENTO M.REV. n=1=77₂22 1- T. e ns≤nR CONSEGUENZE Termodinamica.... OTRASFORMAZIONI REVERSIBili: Quandoe possibile riportare allo stato originale di una trasformazione sia il SISTEMA, sia l'AMBIENTE, me: diante un processo a ritroso OTH. di SADIE CARNOT:- D LETR REVERSIBiLi SONU iDEALI: ·D senza atrito 72 no combustione MACCHINA REVERSIBILE: che attua trasformazioni CICLICHE & REVERSİBİLİ o MACCHINA di CARNOT PROBLEMA: in avali condizioni il rendimento di una macchina termica é massimo? 722 gas perfetto AB= espansione isoterma BC= espansione adiabatica & OCD= compressione isoterma DA Compressione adiabatica Lotute -Dtute ideali e reversibili T. la macchina segue il ciclo di CARNOT 0 Egli dimostra che il rendimento di questa macchina é: => n = 1-T₁ A D B. в D C e dimostra anche che: Supponiamo di avere 2 macchine, una REVERSIBILE (R)e una qualsiasi (s) che funziona= no tra le 2 stesse sorgenti: il lendimenton, è SEMPRE a no cuguale solo se s reversibile) ns. <NR CONSEGUENZE Tutte le macchine reversibili che condividono le stesse sorgenti hanno stesson, indip. da: ciclo fluido dentro la macchina di Carnot ha n=1-T₁ = TUTTE E MACCHINE SHANNO RENDIMENTO MINORE DI QUELLE IDEALI T2