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LA TERMODINAMICA E LE TRASFORMAZIONI DI UN GAS IDEALE, COLANTONI VIVIANA …
LA TERMODINAMICA E LE TRASFORMAZIONI DI UN GAS IDEALE
La termodinamica studia le leggi con cui i sistemi scambiano energia sotto forma di calore e lavoro. Questi scambi avvengono attraverso diversi tipi di trasformazioni in cui l'energia si conserva.
i principi della termodinamica
primo principio o legge di conservazione dell'energia:
stabilisce l'equivalenza di calore e lavoro (ΔU=Q-L). In termini di bilancio energetico c'è bisogno di 2 affermazioni essenziali: l'energia non si genera e non si distrugge. Quindi in un sistema isolato l'energia in esso contenuta è costante.
secondo principio:
stabilisce il verso delle interazioni termodinamiche. Questo principio si basa sull'introduzione di una nuova funzione di stato, detta "entropia" (grandezza fisica legata al disordine di un sistema).
principio zero:
due o più sistemi sono in equilibrio termico quando hanno la stessa temperatura.
terzo principio (teorema di Nernst):
è impossibile abbassare la temperatura di un corpo fino allo zero assoluto tramite un numero finito di trasformazionitermodinamiche. Allo zero assoluto l'entropia di un qualsiasi sistema è nulla.
Comportamento dei gas
Un gas è caratterizzato dalla presenza di molecole distanti tra loro che presentano forze di coesione molecolari praticamente nulle. Un gas chiuso in un recipiente costituisce un
sistema termodinamico
regolato da 3 grandezze interagenti tra loro:
pressione, volume e temperatura.
Un
gas perfetto
è un modello ideale di gas per cui valgono le leggi delle trasformazioni dei gas ideali.
EQUAZIONE DEI GAS PERFETTI:
PV=nRT
P1V1/T1=P2V2/T2; P/V=costante
trasformazioni
reversibili
(quando è possibile che il sistema e l'ambiente circostante ritornino nello stato iniziale). Quindi sono realizzate mediante successioni di stati di quasi-equilibrio.
irreversibili
(quando il sistema è tornato allo stato iniziale ma l'ambiente circostante è stato modificato). Quindi sono realizzate mediante successioni di stati di non equilibrio.
trasformazioni di un gas ideale
ISOCORA
(legge di Gay-Lussac)
legge di Gay-Lussac:
P1/T1=P2/T2 P/T=costante
Q=ΔU
L=0
ΔU=CvnΔT
-
volume costante
; ΔV=0
ISOTERMA
(legge di Boyle)
-
temperatura costante
; ΔT=0
legge di Boyle:
P1V1=P2V2 PV=costante
Q=nRT In(V2/V1)
L=nRT In(V2/V1)=nRT In(P2/P1)
ΔU=0
ISOBARA
(legge di Charles)
-
pressione costante
; ΔP=0
legge di Charles:
V1/T1=V2/T2 V/T=costante
Q= CpnΔT
L=PΔV
ΔU=CvnΔT
ADIABATICA
(legge di Poisson)
legge di Poisson: PV^k=costante k=Cp/Cv
Q=0
L=-CvnΔT
ΔU=CvnΔT
Q=0; ΔU=-L
una sequenza chiusa delle trasformazioni di un gas idale definisce un
ciclo termodinamico
(serie di trasformazioni al termine delle quali il sistema torna alle condizioni iniziali.
ΔU=0 e L=area del ciclo
COLANTONI VIVIANA 4A 21/12/2020
