MODI DI ELETTRIZZAZIONE - LEGGE DI COULOMB

Per poter giungere al calcolo del lavoro nelle trasformazioni isoterme e in quelle adiabatiche, inizialmente siamo stati forniti solamente dei valori massimi e minimi riguardanti la curva isoterma presa in considerazione e, successivamente, attraverso l'utilizzo di un programma informatico, ne abbiamo ottenuto una tabella contenente 60 valori. Questi sono stati ricavati dalla legge P*V=k.

V[mm3]	P[Pa]	Incremento di V	L[j]
		Lavoro=

Dal grafico appare evidente che la formula per il calcolo del lavoro L= P*ΔV, utilizzata nelle trasformazioni isobare e isocore (queste ultime rappresentano un caso particolare perché ΔV è sempre uguale a 0), non è adatta, in quanto la pressione non è costante e di conseguenza l'area sottostante la curva e rappresentante il lavoro non è un quadrato.

Il processo di integrazione in 60 gradini ci permette di ovviare al problema incontrato suddividendo l'area del lavoro in tanti e piccoli rettangoli la cui superficie può essere ottenuta con la formula L= P*ΔV (vanno però tralasciati degli errori dovuti al fatto che i rettangoli descritti comprendono delle parti di grafico situate al di sopra della curva e che non rappresentano lavoro).

Il lavoro totale, riportato sopra in tabella, è rappresentato dalla somma di tutti i rettangoli.

È stato inoltre tracciato un grafico sul quale sono stati riportati anche i risultati ottenuti dagli altri gruppi coinvolti nell'esperimento, indicante il calcolo del lavoro al variare del numero di rettangoli utilizzati (questo grafico mostra chiaramente l'errore sopra citato).

Applicando la formula P*V^γ=K (con γ=C_p/C_v) ai dati di partenza e avanzando con lo stesso procedimento, ricaviamo i dati relativi alla trasformazione adiabatica (dati e grafico non vengono però riportati a causa di problemi tecnici occorsi al computer utilizzato che ne hanno impedito la stampa). Con i dati ottenuti è stato realizzato il grafico relativo alla trasformazione e la curva ottenuta mostra una pendenza e una pressione minore rispetto alla isoterma. Il calcolo del lavoro è quindi inferiore rispetto a quello dell'isoterma, in quanto essendo la trasformazione adiabatica priva di scambi di calore con l'esterno, il lavoro è, in base alla formula del primo principio della termodinamica, conseguentemente inferiore. Ciò è verificabile nel grafico che segue, relativo al calcolo del lavoro in un'adiabatica realizzato da tutti i gruppi.

Conclusioni: la simulazione al computer ci ha permesso di confrontare in modo efficace due differenti trasformazioni termodinamiche, dimostrando come l'esperimento di Joule sia fondamentale per relazionare lavoro e calore. È stata dimostrata anche l'imprecisione della formula L=P*ΔV, inadatta nel calcolo del lavoro per isoterme e adiabatiche. Il risultato ottenuto da questa formula diventa comunque apprezzabile se si suddivide l'area interessata in un numero maggiore di rettangoli.