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Trasformazione Termodinamica

fisica


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Trasformazione Termodinamica

  • Si dice trasformazione termodinamica lo stato di un sistema che è modificato a causa di un'interazione con l'ambiente. La trasformazione può essere reversibile o irreversibile.
  • Si chiama termostato un sistema fisico capace di cedere o assorbire una qualsiasi quantità di calore senza mutare la propria temperatura.
  • Un processo termodinamico è una trasformazione reversibile se è composto da una successione di stati di equilibrio; ogni stato si distingue dal precedente e dal successivo per differenze infinitesime dei valori dei parametri termodinamici.
  • Il lavoro L compiuto dal sistema sull'ambiente è uguale e opposto al lavoro Lc dell'ambiente sul sistema: L = Lc L = psh = p(Vβ- Vα); ΔL= ΔV
  • Il lavoro di un gas sull'ambiente è sempre positivo durante un'espansione, è negativo durante una compressione.
  • Trasformazione isocora: variazione di volume nullo  L = O
  • Per ogni sistema termodinamico, qualunque sia la trasformazione che esso subisce, la variazione Δu dell'energia interna è uguale alla differenza fra la quantità di calore a che il sistema assorbe dall'esterno e il lavoro L che il sistema compie verso l'esterno: Δu = Q-L
  • Nella trasformazione adiabatica non c'è scambio di calore tra  l'ambiente  e  il  sistema     Δu = -L. Trattandosi di un'espansione, il lavoro è positivo, la variazione di energia interna Δu è negativa; Δu è proporzionale alla temperatura assoluta T e diminuisce nella trasformazione.   n= mole del gas;  cv =  calore molare  a temperatura  costante                     L = -Δu = n cV ( Ta - Tb)
  • Il secondo principio della termodinamica qualifica il calore come energia degradata: le energie di prima specie (potenziale, cinetica) possono essere usate per produrre lavoro utile, il calore nelle trasformazioni energetiche è tanto meno utilizzabile quanto minore è la temperatura media alla quale è disponibile. L = Q2 - Q1
  • Enunciato di Kelvin: è impossibile realizzare una trasformazione il cui risultato finale sia solamente quello di convertire in lavoro meccanico il calore prelevato da un'unica sorgente.
  • Enunciato di Clausus: è impossibile realizzare una trasformazione il cui risultato finale sia solamente il passaggio di calore da un corpo ad una data temperatura a un altro a temperatura maggiore.
  • Secondo principio: fissato un fenomeno reale, che avvenga spontaneamente senza alcun intervento esterno, è impossibile, come unico risultato finale, nelle medesime condizioni, il processo inverso.
  • Se una macchina termica compie una trasformazione ciclica durante la quale assorbe dall'ambiente una quantità di calore Q2 e cede all'ambiente una quantità di calore Q1 producendo il lavoro  L= Q2-Q1 il suo rendimento è dato dal rapporto η = L = Q2-Q1 fra il lavoro L compiuto e il lavoro Q assorbito.
  • Torema di Carnot: tutte le macchine reversibili che lavorano fra due temperature fissate hanno lo stesso rendimento e nessuna macchina reale (irreversibile) che scambi calore con due sorgenti a quelle temperature può avere un rendimento maggiore.



  • La macchina di Carnot compie un ciclo formato da due isoterme e due adiabatiche.                  η = T2 - T1 = 1 - T1.

Il rendimento di una macchina termica reversibile che scambia calore con più di due sorgenti a diverse temperature è sempre minore del rendimento della macchina di Carnet che funziona fra le due temperature estreme.

·                    Terzo principio: è impossibile realizzare una successione finita di processi tale da condurre un sistema allo zero assoluto, qualunque sia la natura dei processi e del sistema.

·                    La probabilità termodinamica P(A) di uno stato macroscopico A di un sistema è una grandezza proporzionale al numero di microstati corrispondenti allo stato A. Maggiore è il numero di microstati maggiore è il disordine microscopico di quello stato.

·                    L'entropia dello stato macroscopico A di un sistema è espresso in funzione della probabilità termodinamica P (A) di quello stato dalla relazione S (A) = KB in P(A) dove KB è la costante  di Boltzmann.

·                    L'entropia di un sistema rappresenta una misura del grado di disordine molecolare del sistema.




·                    La carica elettrica di un sistema chiuso, somma algebrica delle cariche positive e negative si mantiene costante nel tempo (se in un processo viene prodotta una certa quantità di un segno se ne forma una uguale quantità del segno opposto perciò la carica netta prodotta è 0).

·                    Mediante un campo elettrico, inteso come una modificazione di uno spazio prodotto dalla carica indipendentemente dalla presenza della seconda, un carica elettrica agisce su un'altra carica elettrica.

·                    La forza fra due cariche elettriche puntiformi Q1 e Q2  ha modulo F direttamente proporzionale al prodotto delle cariche e inversamente proporzionale al quadrato della distanza R che le separa.

              Dove ε0 = 8,854 x 10 -12  C2/(Nm2) è chiamata costante dielettrica del vuoto.







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