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Mappa concettuale sul PCTO - Coggle Diagram
Mappa concettuale sul PCTO
Gas
è caratterizzato da molecole distanti tra loro con forza di coesione nulla
Un gas contenuto in un recipiente costituisce un SISTEMA TERMODINAMICO, regolato da tre grandezza:
Volume
che determinano tre trasformazioni:
ISOVOLUMETRICA
ISOTERMICA
ISOBARA
Temperatura
Pressione
1' Legge di Gay-Lussac
si tratta di una trasformazione isobara (pressione costante)
Vf = Vi + aVi(delta)T
a P costante il volume aumenta di 0,00366 volte rispetto al volume iniziale per ogni grado centigrado di aumento della temperatura. (vale anche il contrario)
2' Legge di Gay-Lussac
trasformazione isocora (volume costante)
Pf = Pi + aPi(delta)T
a V costante la pressione aumenta di 0,00366 volte rispetto alla pressione iniziale per ogni grado centigrado di aumento della temperatura. (vale anche il contrario)
Legge Boyle
trasformazione isotermica
PV = costante
oppure, aumentando la P del gas il V diminuirà, tramite un rapporto inversamente proporzionale.
P1 V1 = P2 V2
Equazione dei gas perfetti
pV = nRT
R = 8,314 J/mol K
si può scrivere anche: pV/T = K
p1V1/T1 = p2V2/T2 = K il rapporto tra p;V;T rimane costante
un gas perfetto è un modello ideale per cui valgono tre leggi:
1) legge di Boyle-Mariotte, descrive i cambiamenti di stato a T costante
P1 V1 = P2 V2
sul grafico rappresenta un'iperbole
3) seconda legge di Gay-Lussac, trasformazioni a V costante
P = P0(1+aT)
2) legge di Gay-Lussac, descrive i cambiamenti a P costante
V = V0(1+aT)
La legge dei gas perfetti è valida in qualunque condizione
descrive il comportamento di gas reali per P non troppo elevate e T non troppo vicina alla T di liquefazione. In questi casi si può usare l'equazione di Van der Waals
un gas ideale deve seguire delle caratteristiche:
non esistono forze di interazione tra molecole
l'energia cinetica media delle molecole è direttamente proporzionale alla temperatura
le molecole interagiscono tra di loro mediante urti perfettamente elastici
molecole sono puntiformi
i gas reali sono descritti dalle leggi dei gas perfetti, solo quando la P è bassa, e la T è alta
il passaggio del gas da uno stato all'altro si definisce trasformazione termodinamica, legata a scambi di energia con l'ambiente
scambio di calore, avviene per una differenza di temperatura
Q maggiore di 0 allora c'è un riscaldamento
Q minore di 0, raffreddamento
scambio di lavoro, avviene per una differenza di pressione tra interno ed esterno
L maggiore di 0, espansione
L minore di 0, compressione
sistema chiuso: può scambiare energia ma non massa
sistema isolato: non può scambiare né massa né energia
Termodinamica
studia le leggi con cui i sistemi scambiano energia con l'ambiente sotto forma di lavoro/calore
lo stato del sistema è definito da: volume, pressione, temperatura.
principio zero della termodinamica
afferma che: "se i corpi A e B sono entrambi in equilibrio termico con un terzo corpo C, allora lo sono anche fra loro". Questo principio dichiara che due sistemi in equilibrio termico sono detti avere la stessa temperatura
primo principio della termodinamica
afferma che:
energia non si crea; (delta)EG = 0
energia non si distrugge; (delta)ED = 0
ciò determina che in un sistema isolato l'energia interna è costante
(delta)U = Q - L
il lavoro termodinamico è dato da L1/2 = log (V1/V2) p*dV
il lavoro viene considerato in fase di espansione quando è positivo, quindi compie lavoro sull'esterno
Secondo principio della termodinamica
stabilisce il verso delle interazioni termodinamiche
chiarendo il perché una trasformazione avviene spontaneamente in un modo piuttosto che in un altro
si basa su una funzione di stato chiamata entropia
in un sistema isolato l'entropia è una funzione che non decresce nel tempo
questo principio rende irreversibile i processi termodinamici
Terzo principio della termodinamica, o teorema di Nernst
determina l'impossibilità di raggiungere lo zero assoluto tramite un numero finito di operazioni
in quanto il rapporto tra calore ceduto e assorbito non può essere nullo
lo zero assoluto è una temperatura al di sotto della quale non è possibile raffreddare un corpo, corrisponde a -273,15 C
Piano di Clapeyron
se nel piano il percorso è in senso orario il sistema è una macchina motrice e il lavoro è positivo
se il percorso è antiorario il sistema sarà una macchina termica operatrice (come un frigorifero), il lavoro è negativo
il lavoro non è una funzione di stato
in quanto non dipende soltanto dalla dallo stato iniziale/finale, ma anche da particolari trasformazioni che permettono il passaggio da A a B
l'energia interna è una funzione di stato
quindi il lavoro compiuto è uguale all'area racchiusa nella figura es:
4 more items...
in una trasformazione ciclica l'energia è una variabile di stato, in quanto dipende dalla posizione iniziale/finale e non dal percorso della trasformazione.
grazie a questo principio il sistema termodinamico è in equilibrio
il rendimento di un ciclo
equivale al lavoro utile del ciclo
Nc = Lut/Qe = 1 - Qu/Qe
Ciclo di Carnot
è un ciclo ideale composto da due adiabatiche e due isoterme, rispettando delle condizioni:
che scambi calore con due soli sorgenti di calore
che compia trasformazioni molto lente, in modo che esista un equilibrio tra pressione interna ed esterna
a queste condizioni il ciclo è reversibile
afferma che: il rendimento del ciclo di Carnot non dipende dal fluido usato, ma solo dalle temperature delle due sorgenti
Nid = 1 - Tmin/Tmax
nessuna macchina che lavori con due sole sorgenti può avere un rendimento superiore a quello del ciclo di Carnot
cicli teorici delle macchine termiche
alcuni cicli teorici sono considerati reversibili se riferiti a un sistema chiuso composto da aria come gas ideale
e sono:
il ciclo Otto
motori endotermici ad accensione comandata
il ciclo Diesel
dei motori endotermici ad accensione spontanea
il ciclo Brayton-Joule
impianti con turbine a gas
