TERMODINAMICA

LEGGE DEI GAS PERFETTI
p•V=n•R•T
dove p, V e T sono le variabili
p= pressione
V= volume
T= temperatura in Kelvin (Celsius + 273)


n e R sono le costanti
n= moli
R= costante dei gas (0,082 L•atm/mol•K)

VARIA V =
TRASFORMAZIONE ISOCORA

VARIA P =
TRASFORMAZIONE ISOBARA

VARIA T =
TRASFORMAZIONE ISOTERMA

Nell'equazione p•V=n•R•T
n, R e T diventano le costanti e le variabili sono solo p e V
Quindi l'equazione diventa p0•V0=Pf•Vf
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Nell'equazione p•V=n•R•T
n, R e V diventano le costanti e le variabili sono solo p e T
Quindi l'equazione diventa p/T=nR/V
e quindi p0/T0=pf/Tf
piano-p-v-isocora

Nell'equazione p•V=n•R•T
n, R e p diventano le costanti e le variabili sono solo V e T
Quindi l'equazione diventa V/T=nR/p e quindi V0/T0=Vf/Tf
piano-p-v-isobara

PRINCIPIO ZERO
Se un corpo A è in equilibrio con un corpo C e un corpo B è in equilibrio con il corpo C, allora A e B sono in equilibrio

Equilibrio termodinamico
Le grandezze p, T di un sistema sono definite solo se hanno lo stesso valore in tutti i punti

equilibrio termico
T uniforme

equilibrio chimico
struttura e composizione chimica uniforme

equilibrio meccanico
forze interne + forze esterne = 0

termometro

PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
La variazione di energia interna del sistema è uguale alla differenza tra il calore assorbito e il lavoro compiuto dal sistema


ΔU= Q - W

lavoro positivo = espansione
lavoro negativo = compressione
il lavoro in un grafico è rappresentato dall'area sottesa al disegno

dato che
1) il lavoro è uguale alla forza per lo spostamento (W = F • h)
2) F = p • S, dove p= pressione e S= superficie,
3) la formula W= p • S • h
4) S•h è il ΔV
5) W= p • ΔV

TRASFORMAZIONE ISOBARA
nella trasformazione isobara il lavoro è pΔV
pΔV + ΔU = Q

TRASFORMAZIONE ISOCORA
V non cambia, ΔV=0
ΔU=Q
nella trasformazione isocora la variazione di energia interna corrisponde al calore assorbito

TRASFORMAZIONE CICLICA
ΔV NON CAMBIA
ΔU= Q

SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

LE MACCHINE TERMICHE

  • Trasformano calore in lavoro
  • eseguono trasformazioni cicliche
  • due sorgenti, una fredda e una calda
  • due scambi di calore,

PRIMO ENUNCIATO - Lord Kelvin
è impossibile trasformare tutto il calore assorbito da una sorgente in lavoro.
infatti il calore assorbito dalla sorgente calda viene trasformato in lavoro e calore ceduto alla corrente fredda

SECONDO ENUNCIATO - Rudolf Clausius
È impossibile far passare spontaneamente il calore da un corpo più freddo a un corpo più caldo, ma solo con un lavoro esterno

TERZO ENUNCIATO - il Rendimento
in sintesi i primi due enunciati dicono che la macchina assorbe calore dalla sorgente calda, compie un lavoro e cede calore alla sorgente fredda e che questo passaggio avviene dal più caldo al più freddo.
La capacità di eseguire la trasformazione da calore a lavoro è detta RENDIMENTO.
rendimento = rapporto tra lavoro compiuto e calore assorbito.
Sempre compreso tra 0 e 1 e mai uguale a 1
1) il lavoro è la somma del calore assorbito e quello ceduto W= Q2 - |Q1|
2)η = 1 - |Q1|/Q2

Entropia: capacità di andare incontro ad una trasformazione.
tra due macchine termiche, quella con temperatura della sorgete più alta, a parità di Joule assorbiti, produce più lavoro.
la sommatoria dei rapporti tra calori scambiati e temperature è sempre minore di 0

trasformazioni reversibili in un sistema isolato rendono l'entropia costante, trasformazioni irreversibili in un sistema isolato fanno aumentare l'entropia

l'entropia è una funzione di stato

lo 0 per convenzione è lo zero assoluto in cui T=0K

lQUARTO ENUNCIATO
l'evoluzione spontanea porta il sistema ad un equilibrio in cui l'entropia è al massimo

TERZO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
Non si può raggiungere lo zero assoluto tramite un numero finito di trasformazioni