L.08 Flashcards
ATTRITO
Quando due corpi in contatto vengono forzati a muoversi l’uno relativamente all’altro, all’interfaccia tra i due corpi si sviluppa una forza che si oppone al moto e che può essere vinta solo compiendo lavoro.
Il lavoro alla fine del processo risulta convertito in calore → entrambi i corpi risultano più caldi sulla superficie di contatto.
Ogni trasformazione che avviene in presenza di attrito è certamente irreversibile: quanto maggiore è il lavoro di attrito sviluppatosi, tanto maggiore sarà l’irreversibilità della trasformazione
ESAPANSIONE LIBERA DI UN GAS
Espansione libera di un gas separato dal vuoto
attraverso una membrana: è un altro esempio di
irreversibilità.
Se la membrana si rompe e il gas riempie l’intero
serbatoio, l’unica maniera per far ritornare il sistema al suo stato iniziale è quella di ricomprimere il gas al suo volume iniziale sottraendogli calore fino a riportarlo alla sua temperatura iniziale.
La quantità di calore da sottrarre al gas eguaglia il
lavoro di compressione fatto sul sistema dall’ambiente.
Il ripristino delle condizioni iniziali dell’ambiente è subordinato alla conversione completa di questa quantità di calore in lavoro → viola il secondo principio della termodinamica.
SCAMBIO TERMICO
Scambio termico attraverso un salto finito di
temperatura è un’altra irreversibilità.
Si consideri una lattina di bevanda fredda in un ambiente caldo. Il calore fluirà dall’aria calda dell’ambiente alla bevanda.
L’unica maniera di invertire la trasformazione è quella di ripristinare la temperatura originaria della bevanda attraverso raffrescamento, processo che richiede lavoro dall’esterno.
Alla fine del processo inverso la bevanda sarà nelle condizioni originarie, ma non l’ambiente. Per riportare l’ambiente alle condizioni originarie occorre convertire l’eccesso di energia interna in lavoro → viola il secondo principio della termodinamica.
TRASFORMAZIONI REVERSIBILI: 3 TIPI
- Trasformazione internamente reversibile: Se durante il suo svolgimento nessuna irreversibilità si verifica all’interno del suo contorno. Linee di trasformazioni diretta e inversa coincidono (es. quasi-statica).
- Trasformazione esternamente reversibile: Se durante il suo svolgimento nessuna irreversibilità si verifica all’esterno del suo contorno
- Trasformazione totalmente reversibile: Se non implica alcuna irreversibilità sia all’interno sia all’esterno del sistema (esclude scambi termici attraverso salti finiti di temperatura, attriti e altri effetti dissipativi e deve essere quasi statica).
EXERGIA
L’EXERGIA di un flusso energetico (termico, elettrico, associato a una massa) è la massima quantità di lavoro ottenibile da una trasformazione reversibile del flusso energetico fino a portarlo in equilibrio con l’ambiente.
L’EXERGIA si conserva solamente in un processo reversibile. Essa si consuma all’interno di un sistema reale, arrivando, in alcuni sistemi anche ad annullarsi.
TEOREMA DI CLAUSIUS
Questa equazione ci dice
che nel caso di
macchina termica
reversibile, la somma dei
rapporti tra i calori
scambiati e le rispettive
temperature è uguale a
zero.
Q2/T2-Q1/T1=0
DISUGUALIANZA DI CLAUSIUS
RICORDA LA FORMULA
=:reversibile
<:irreversibile
ENTROPIA
L’Entropia può essere interpretata come una misura del disordine molecolare.
PERDITA DI CALORE → diminuzione di entropia
L’ENTROPIA E IL DISORDINE MOLECOLARE
« Quando in un sistema aumenta il disordine, la posizione delle molecole
diventa difficile da misurare e l’entropia del sistema aumenta. »
L’entropia di un sistema in un determinato stato macroscopico (T,P,V) corrisponde al numero totale di possibili stati microscopici che lo caratterizzano (probabilità termodinamica, p) ed è espressa dalla relazione.
𝑺 = 𝒌 𝐥𝐧(𝒑) 𝑘 = 1,3086 × 10−23 con 𝐽/𝐾 –> Costante di Boltzman
