LA TERMODINAMICA - 1° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

DEFINIZIONE DI ENERGIA INTERNA

L'ENERGIA INTERNA DI UN SISTEMA E' LA SOMMA DI TUTTE LE ENERGIE CINETICHE E POTENZIALI DELLE PARTICELLE CHE LO COMPONGONO E QUINDI OGNI SISTEMA E' FORMATO DA ATOMI E MOLECOLE.

LA SUA ENERGIA INTERNA QUINDI NON E' MAI ZERO.

1° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

L'energia interna (U) di un sistema può essere scambiando il lavoro(L) o calore(Q).

In formula si può dire:   U = Q-L

L>0 quando L è fatto dal sistema sull'ambiente

Q>0 quando Q è assorbito dal sistema

Quindi questa legge si può dire che è legge sulla conservazione dell'energia.

FENOMENI REVERSIBILI E IRREVERSIBILI

Esistono due tipi di fenomeni, che sono quelli reversibili e quelli irreversibili.

Si definiscono fenomeni reversibili quei fenomeni che possono accadere in varie direzioni, esempio se abbiamo 3 foto di un pendolo in movimento noi non siamo in grado di dire qual è la prima la seconda e la terza.

Mentre si definiscono irreversibili quei fenomeni che possono accadere SOLO in una direzione, esempio se abbiamo 3 foto in una si vede il proiettile che è in "viaggio" verso una lastra di vetro in un'altra si osserva il vetro rotto in mille pezzi e nell'ultima il proiettile che si è appena schiantato contro la lastra.

LA PROBABILITA' DI DISORDINE

I sistemi termici(cioè quelli con molti elementi) si evolvono naturalmente ed irreversibilmente verso le configurazioni più disordinate,cioè più probabili.

CALORE E DISORDINE

E' sempre probabile trasformare totalmente l'energia meccanica di un sistema in calore.

Il processo inverso non è possibile in modo completo,questo è il secondo principio della termodinamica.

MACCHINE PER VIVERE

Esistono due macchine a motori per vivere e sono le macchine termiche e le macchine elettriche

Le MOTORI TERMICI possono trasformare l'energia termica in energia cinetica mentre le MOTORI ELETTRICI trasformano l'energia elettrica in energia cinetica.

MACCHINE TERMICHE

Le macchine termiche trasformano il calore in lavoro, questa trasformazione avviene in modo ciclico.

Ad ogni ciclo il sistema, esempio l'acqua, deve ritornare alle condizioni iniziali quindi deve essere raffreddato.

Questo sarebbe il bilancio che avremmo: - Q1 calore ceduto da una sorgente fredda

818h74i    818h74i termica a T1

- Q2 calore assume da una sorgente calda

termica a T2

- Lavoro prodotto dalle macchine termiche

U=0 perché ad ogni ciclo la macchina torna

alle sue condizioni iniziali.

1° LEGGE DELLA TERMODINAMICA=   U= Q-L

818h74i 818h74i 818h74i    (Q2-Q1)-L

818h74i 818h74i 818h74i   cioè

818h74i 818h74i 818h74i    L= Q2-Q1

Chiamiamo rendimento(r) di una macchina il rapporto tra il lavoro che svolge e il lavoro che consuma

818h74i 818h74i    

818h74i    r= Lout/Einingresso

Nelle macchine termiche il r= L/Q= (Q2-Q1)/Q2= 1-Q1/Q2<1 questa reazione non può avere rendimento 0  quindi

IN UNA MACCHINA TERMICA SOLO UNA PICCOLA PERTE DELCALORE VIENE TRASFORMATA IN LAVORO.

Tutto ciò significa che solo una piccola parte dell'energia consumata serve mentre il resto viene SPRECATA.

PIU' CHIARAMENTE DIREMMO CHE: r=L(lavoro) =<1 818h74i 818h74i 818h74i   

818h74i 818h74i 818h74i E(in entrata)

818h74i    818h74i 818h74i   

818h74i 818h74i 818h74i   r= Q2-Q1(lavoro)= Q2 Q1 1 Q1

Q2 Q2 Q2 Q2

Il rendimento massimo di una macchina ideale è:

T1 e T2 sono le temperature tra cui funziona la

macchina.

CONCLUSINI: - L'energia si conserva e si trasforma

- I fenomeni naturali avvengono in una direzione ben precisa cioè verso le configurazioni più probabili che sono anche quelle

818h74i     - Il calore è una forma di energia più disordinata, nelle trasformazioni

818h74i    naturali,l'energia si trasforma spontaneamente da meccanica in termica

- L'entropia è in continuo aumento e l'energia tende a trasformarsi in

calore a basse temperature(morte calda dell'universo)  

- Se proviamo a trasformare il calore in lavoro, questo processo non è possibile in modo completo,c'è sempre una certa quantità di energia che viene sprecata.

- Ogni trasformazione da calore a lavoro implica un aumento netto dell'entropia ed accelera la degradazione dell'energia stessa.