TERMODINAMICA Flashcards
TERMODINAMICA
descrizione macroscopica dell’interazione di un sistema col suo ambiente
EQUILIBRIO TERMICO
Ponendo due corpi in contatto tra di loro, il corpo più caldo tende a raffreddarsi mentre quello più freddo tende a raffreddarsi. Il fenomeno si arresta solo quando i due corpi raggiungono la stessa temperatura.
PRINCIPIO 0 DELLA TERMODINAMICA
Due sistemi sono in equilibrio termico se posti a contatto hanno la stessa temperatura.
Alla base del funzionamento dei termometri
SCALA KELVIN E ZERO ASSOLUTO
Scala che prende atto della presenza di un minimo assoluto di T (0K).
TK = TC + 273,15°C.
definita con un termometro a gas e un solo punto fisso (punto triplo dell’acqua).
PUNTO TRIPLO DELL’ACQUA
L’acqua liquida, il ghiaccio e il vapore acqueo possono coesistere, in equilibrio termico, ad un solo valore di pressione e di temperatura (p = 610 Pa, T = 273,16K)
ESPANSIONE TERMICA
Molti materiali sono soggetti a espansione, o dilatazione, quando la loro temperatura cresce (es. liquido di un termometro, una barra di metallo)
ESPANSIONE LINEARE
Al variare della temperatura deltaT varia di deltaL la lunghezza di una barra di materiale, inizialmente lunga L0 a temperatura T0. Per cambiamenti di temperatura moderati (< 100°C) si ha:
deltaL = alfaL0deltaT, dove alfa è detta coefficiente di espansione lineare.
ESPANSIONE DI VOLUME
L’aumenta di temperatura di solito determina un incremento di volume, sia nei solidi che nei liquidi. Per variazioni di T moderate (<100°C) si ha:
deltaV = betaV0deltaT, dove beta è detto coefficiente di espansione di volume
QUANTITA’ DI CALORE Q
Energia trasferita a causa di una differenza di temperatura
CALORIA
Unità di misura della quantità di calore.
Definita come la quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura di 1 grammo di acqua da 14,5°C a 15,5°C.
1cal = 4,186J
Q E CALORE SPECIFICO
Q = cmdeltaT
c: calore specifico del materiale
Q e deltaT > 0: calore acquistato dal corpo
Q e deltaT < 0: calore ceduto dal corpo
Q E CALORE SPECIFICO MOLARE
Q = nCdeltaT
C: calore specifico molare
FASE
descrive uno stato specifico della materia: solido, liquido, gas
TRANSIZIONE DI FASE
Transizione da una fase all’altra
FUSIONE: solido-liquido
EBOLLIZIONE: liquido-vapore
Q = +-mL –> quantità di calore da fornire o sottrarre durante una transizione di fase
L: calore latente
FUSIONE DEL GHIACCIO
Il calore fornito non fa variare la temperatura ma permette la transizione di fase da solido a liquido
CONDUZIONE
Modalità di trasferimento del calore all’interno di un corpo o tra due corpi in contatto, senza spostamento netto di materia
CONVENZIONE
Meccanismo di trasferimento del calore piuttosto complesso dovuto allo spostamento di una massa da una regione all’altra dello spazio.
Trasferimento di energia in un fluido mediante il trasferimento del fluido da una regione a T più alta a una a T più bassa.
Il fluido spende energia per spostare il liquido
IRRAGGIAMENTO
Trasferimento di calore provocato dalla radiazione elettromagnetica e non richiede la presenza di materia nello spazio tra i corpi.
Energia elettromagnetica che si propaga nel mezzo.
Tutti i corpi irraggiano, più un corpo è caldo più irradia
FLUSSO DI CALORE (conduzione)
rapidità con cui viene trasferito calore
H = (dQ)/(dt) = kA(deltaT)/L
va dal corpo a temperatura più alta (Tc) a quello a temperatura più bassa (Tf)
SISTEMA TERMODINAMICO
Insieme qualunque di oggetti che he la capacità di scambiare energia con l’ambiente circostante
UNIVERSO TERMODINAMICO
Sistema termodinamico + ambiente ciircostante
SISTEMA APERTO
Può scambiare sia energia che massa con l’ambiente
SISTEMA CHIUSO
Scambia solo energia con l’ambiente
SISTEMA ISOLATO
non scambia nè energia nè massa con l’ambiente
VARIABILI DI STATO
Descrivono lo stato termodinamico del sistema (p, V, T, mtot)
TRASFORMAZIONE TERMODINAMICA
processo in cui si osservano cambiamenti nello stato di un sistema
TRASFORMAZIONI IRREVERSIBILI
non è possibile riportare il sistema allo stato iniziale senza che ne rimanga traccia nell’ambiente circostante
TRASFORMAZIONI REVERSIBILI
Il sistema può essere riportato allo stato iniziale
EQUILIBRIO TERMODINAMICO
si ha contemporaneamente equilibrio meccanico, termico e chimico
TRASF. ISOCORE
trasformazioni a volume costante
TRASF. ISOBARE
Trasformazioni a pressione costante
TRASF. ISOTERME
Trasformazioni a temperatura costante
TRASF. ADIABATICHE
Trasformazioni senza trasferimento di calore da o verso l’ambiente (Q=0)
TRASF. CICLICHE
Trasformazioni in cui il sistema ritorna nello stesso stato di equilibrio iniziale
EQUAZIONI DI STATO
Relazione empirica tra le variabili di stato
GAS PERFETTI
Modello idealizzato di un gas in cui le molecole sono puntiformi (volume trascurabile) e si trascurano le interazioni (forze attrattive) tra le molecole.
Buona approssimazione dei gas reali per basse pressioni e temperature elevate
EQUAZIONE DEL GAS PERFETTO
pV = nRT
R: costante universale dei gas
EQUAZIONE DI VAN DER WAALS
Modello più realistico in cui le molecole hanno un volume (non più puntiformi)
LAVORO TERMODINAMICO
c’è lavoro termodinamico W quando il sistema influenza l’ambiente (o viceversa) causando effetti di cambiamento meccanici
W > 0: lavoro compiuto dal sistema sull’ambiente
W < 0: lavoro svolto dall’ambiente sul sistema
Può variare in relazione a cambiamenti di volume
DIPENDENZA DI W E Q DAL CAMMINO
il lavoro fatto dal sistema non dipende solo dallo stato
iniziale e da quello finale, ma anche dagli stati intermedi attraverso i quali
passa il sistema, ovvero dal cammino seguito nel diagramma p-V
quantita’ di calore dipende non solo
dagli stati iniziale e finale, ma anche dal cammino che
descrive la trasformazione
ENERGIA INTERNA (U)
Somma dell’energia cinetica di tutte le particelle del sistema e la somma dell’energia potenziale dovuta alla mutua interazione di tutte queste particelle
PRIMA LEGGE DELLA TERMODINAMICA
deltaU = Q - W
se viene fornito calore al sistema, una parte rimane nel sistema ad
aumentare l’energia interna e una parte lascia il sistema che la usa per
compiere lavoro sull’ambiente
U FUNZIONE DI STATO
La variazione di energia interna dipende solo dagli stati iniziali e finali, non dal cammino
PRIMA LEGGE PER ALCUNE TRASFORMAZIONI
SISTEMA ISOLATO: non compie lavoro esterno e non scambia calore con l’ambiente (W = Q = 0)
TRASFORMAZIONE CICLICA: U2 = U1 –> deltaU = 0 (Q = W)
TRASFORMAZIONE ADIABATICA: no trasferimento di calore (Q = 0)
TRASFORMAZIONE ISOCORA: una trasformazione a volume costante che non compie lavoro (W = 0) –> deltaU = Q
ENERGIA INTERNA PER UN GAS PERFETTO
essa dipende SOLO da temperatura, non dalla pressione o dal volume.
Nell’espansione libera il gas non compie lavoro (le pareti non si muovono) e non scambia calore (pareti isolanti): W = Q = 0
–> deltaU = 0
CIO NON è COSI PER I GAS REALI
CALORI SPECIFICI GAS PERFETTO
Cv (misurato a volume costante) e Cp (misurato a pressione costante) sono diversi, perché il calore scambiato a p costante deve essere maggiore di quello a V costante
Cp = Cv + R
