power point termodinamica, Guide, Progetti e Ricerche di Fisica

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T E R M O D I N A M I C A

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IL MODELLO MOLECOLARE E CINETICO DELLA MATERIA Tutte le sostanze sono composte da molecole, che a loro volta sono costituite da atomi.

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L’ energia potenziale di un corpo è uguale al lavoro compiuto dalle forze di attrazione molecolare quando una forza esterna disgrega il sistema, portando tutte le molecole a grande distanza l’una dall’altra.

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MOTO DI AGITAZIONE TERMICA

stato aeriforme stato solido stato liquido

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ENERGIA INTERNA

U = E pot + K

GAS REALI E GAS PERFETTO

Quando un gas reale è abbastanza rarefatto e si trova ad una temperatura elevata, l’energia potenziale è del tutto trascurabile rispetto all’energia cinetica. Si comporta quindi come un gas perfetto.

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Diapositiv a con foto grande GLI SCAMBI DI ENERGIA TRA UN SISTEMA E L’AMBIENTE

sistem

a

lavoro calore

ambiente

La termodinamica studia le leggi con cui i sistemi scambiano energia con l’ambiente, sotto forma di calore e lavoro.

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LE PROPRIETA’ DELL’ENERGIA

INTERNA DI UN SISTEMA

L’energia interna è una funzione di

stato: a ogni stato del sistema

corrisponde uno e un solo valore

dell’energia interna.

U= N K = Nk T media B energia interna del gas perfetto N di molecole costante di Boltzmann temperatura assoluta A B

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I L L AV O R O T E R M O D I N A M I C O

Pressione costante

W = p∆V

Il lavoro di un gas durante una trasformazione isòbara è dato dalla formula: A B W=p∆V ∆V lavoro = area volume V volume V pressione p

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TRASFORMAZIONI TRASFORMAZIONI 13

ISOCORE ISOTERME

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isocora V = costante = volume V volume V 𝑉 𝐵

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isoterma T = costante ∆ 𝑈 = 𝑄 Q = W

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TRASFORMAZIONI

ADIABATICHE

A

B

volume V isoterma adiabatica isoterma Le trasformazioni che avvengono senza scambi di calore tra il sistema e l’ambiente sono dette trasformazioni adiabatiche. ∆ 𝑈 = −𝑊  (^) Un’ espansione adiabatica è un processo di raffreddamento;  (^) Una compressione adiabatica è un processo di riscaldamento.

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TRASFROMAZIONI CICLICHE

trasformazione ciclica A Una trasformazione che riporta il sistema allo stato iniziale si chiama trasformazione ciclica. Q = W A B 1 fase di espansione 1 2 A B fase di compressi one lavoro totale A B 1 2

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IL BILANCIO ENERGETICO^17

DELLA MACCHINA TERMICA

Per far funzionare una macchina termica servono almeno due sorgenti di calore. W = Q + Q = Q - l Q l 2 1 2 1 energia ceduta dal sistema

IL RENDIMENTO

Il rendimento di una macchina termica è il rapporto tra il lavoro prodotto dalla macchina in un ciclo e il calore che, nel ciclo, essa assorbe dalla sorgente calda. ŋ = 𝑊 𝑄 2 Per una macchina termica che funziona con due sorgenti di calore vale la formula:

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IL CICLO DI CARNOT^19

Il ciclo di Carnot è costituito da quattro fasi consecutive: ŋ = 1 − 𝑇 1 𝑇 (^) 2 A B D C 𝑊 (^) 𝐴𝐵 A B D C 𝑊 (^) 𝐵𝐶 A B C D 𝑊 (^) 𝐶𝐷 A B C D 𝑊 (^) 𝐷𝐴 espansion e isoterma AB espansione adiabatica BC espansion e isoterma CD espansion e adiabatica DA

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IL SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

ENUNCIATO DI LORD

KELVIN

impossibil e (^) W = Q 𝑇 (^) 2 Q

ENUNCIATO DI

CLAUSIUS

impossibi le 𝑇 2 𝑇 1 𝑄 1 | 𝑄 2 |= 𝑄 1