TERMODINAMICALa termodinamica si interessa di scambi di energia…Temperatura: è un indice dello stato termico di un corpo o di un quantità di sostanza ed è legataall’agitazione termica delle molecole costituenti un corpo.Principio Zero: afferma che se due corpi si trovano in equilibrio termico con un terzo ,allora essi sono inequilibrio termico tra di loro..grazie a questo principio è possibile definire una scala di temperatura e quindicostruire un termometro.Celsius: si attribuisce il valore 0 C° fusione acqua 100 C° ebollizione acquaFahrenheit: 0 F° alla temperatura più bassa raggiungibile con una ben definita miscela di ghiaccio100 F°alla temperatura media del corpo umano.Kelvin: u.m. della temperatura..zero assoluto corrisponde a -273,15C° e rappresenta la temperaturaassoluta minima al di sotto della quale il volume di una gas ideale sarebbe negativo cosa senza senso dalpunto di vista fisico…le temperature espresse in kelvin sono sempre positive …

Dilatazione termica: fenomeno termico per cui un corpo solido o unaquantità di liquido aumentano la proprie dimensioni all’aumentare dellatemperatura. Lineare una barretta metallica che viene riscaldata,subisce unsalto termico ∆ e si allunga di una quantità ∆ tale allungamento èproporzionale alla variazione di temperatura secondo la relazione: ∆ = ∙ ∙ ∆ dove è .Cubica se si considera un volume V sottoposto a un salto termico ∆ ilvolume aumenterà in quantità ∆ : ∆ = ∙ ∙ ∆

:coefficendeidilatazione cubica…Calore: è definito come una forma di energia di trasferimento,ovvero energia che si trasferisce da un corpoad un altro, oppure tra un sistema e il suo ambiente per effetto della differenza di temperatura… u.m. jouleCapacità termica: C di un corpo è definita come il rapporto tra la quantità di calore Q che bisogna fornireper elevare la temperatura del corpo di una quantità ∆ C =Q/∆Calore specifico:è definito come il rapporto tra la capacità termica C del corpo e la sua massa m.= = ∙∆ u.m. J/Kg KTrasmissione del calore: nella conduzione l’energia termica si propaga attraverso un mezzo materiale, masenza trasporto di materia…quindi diremo meglio che la quantità di calore ∆ che attraversa un corponell’intervallo di tempo ∆ è direttamente proporzionale all’area A della sezione del corpo e la differenza ditemperatura ∆ . la quantità ∆ è invece inversamente proporzionale alla distanza l .∆∆ = ∙ ∙ ∆ Kcoefficiente di conducibilità termica (trascurabile per liquidi e gas)…convezione la propagazione del calore avviene per trasporto di materia indotta dalle variazioni locali didensità che si manifestano a seguito di variazioni di temperatura.Irraggiamento:è un meccanismo di trasporto del calore che può avvenire anche nel vuoto. (sole)Lavoro e energia termica: un sistema termodinamico può scambiare energia con l’ambiente esterno sottoforma di lavoro e/o calore. Abbiamo una sistema aperto se vi è scambio di energia e materia conl’ambiente…chiuso se vi è scambio di energia e nono di materia… isolato se non vi è scambio né di energiané di materia.1° principio della termodinamica: esso afferma che la somma di calore Q e lavoro L scambiati da unsistema con l’ambiente è pari alla variazione ∆ dell’energia interna. ∆ = Q – L“Segno meno” il calore è assunto positivo se assorbito dal sistema e negativo se ceduto dal sistema…illavoro è positivo se compiuto dal sistema(es. espansione gas) negativo se è compiuto sul sistema ( es.compressione del gas) l’energia interna è una funzione di stato in quanto dipende solo dagli stati iniziali efinali del sistema. Sistema isolato Q=0, L=0 quindi ∆ =0 trasformazione ciclica ∆ =0 si ha Q=L.Lavoro in una trasformazione isobara: si consideri un gas racchiuso in un recipiente coperto da un pistonemobile di area A.. se il gas si espande a pressione P costante il pistone sale di un tratto ∆= ∙ ∆ = ∙ ∙ ∆ ovvero = ∙ ∆ (variazione volume gas)Trasformazioni non isobare: se la trasformazione non avviene a pressione costante il lavoro compiuto puòessere calcolato come somma di lavori compiuti in spostamenti infinitesimali del pistone ovvero per

0 173 273 373

-273 -100 0 100

T(K)

t(°C)

variazioni infinitesime di questo volume. In generale nel piano P-V il lavoro per una trasformazione cheporta il gas da un volume V1 a V2 è rappresentata nell’area tratteggiata sotto la curva.

Isocora (volume costante) lavoro nullo quindi per il primo principio la variazione di energia interna è ugualeal calore scambiato ∆ =Isoterma ( temperatura costante) il un gas perfetto il lavoro L compiuto dal sistema è pari al calore Qassorbito dal sistema (Q=L)in quanto l’energia interna, che per un gas perfetto è solo funzione dellatemperatura, rimane costante ∆ = 0Adiabatica è una trasformazione in cui non vi è scambio di calore Q=0 il lavoro compiuto in un gas è pari alladiminuzione di energia interna ∆ = − quindi si espande senza assorbire calore spende la sua energiainterna e quindi si raffredda.Trasformazioni:

reversibili se si ha un successione di stati di quasi equilibrio e la trasformazione è percorribile insenso inverso passando per gli stessi stadi intermedi mediante una piccola variazione dellecondizioni esterne.Irreversibile no indica una trasformazione che non permette un ritorno alle condizioni iniziali ma èuna trasformazione che non inverte il suo senso a seguito di piccole variazioni esterne.

Macchina termica: è una macchina capace di trasformare il calore in lavoro ( ciclo di carnot) per poteroperare tutte le macchine devono tornare allo stato iniziale , quindi eseguire un ciclo ripetuto.

La macchina è costituita da una gas ideale racchiuso in un cilindro con pistone mobile..1.si espande assorbendo calore Q2 da una sorgente a temperatura elevata T2

2. per poi comprimersi cedendo calore Q1 ad una sorgente a temperatura T1 (T1< T2)3. la variazione di energia interna è nulla perché si tratta di un ciclo quindi il lavorocompiuto è pari al calore scambiato L = Q2+ Q1

Il ciclo frigorifero: è il ciclo di Carnot compiuto al contrario…l’ambiente fornisce energia meccanica(lavoro)al sistema il quale compie il ciclo e cede calore ad una sorgente a temperatura più alta dopo averloassorbito da una sorgente a temperatura più bassa.

Entropia:La valutazione dell’entropia associata a un sistema permette di fare diverse considerazioni sul suostato termodinamico. Come è stato detto, una misura dell’entropia può essere letta come un aumento del“disordine” del sistema, oppure, come una valutazione della quantità di energia degradata del sistema,ossia della quantità di energia posseduta dal sistema, ma non utilizzabile per compiere lavoro. Come ènoto, infatti, il calore a bassa temperatura è una forma di energia degenere. In formule, detta ΔQ laquantità di calore scambiato con l’ambiente in una determinata fase di una trasformazione reversibile e T larelativa temperatura, la variazione di entropia che ne risulta è ΔS = ΔQ/T

Il secondo principio della termodinamica: impone un’ulteriore condizione alle trasformazionitermodinamiche, dando una precisa definizione della grandezza chiamata entropia. L’entropia è una misuradel “disordine” di un sistema, o di quanto questo sia prossimo allo stato di equilibrio. La seconda leggestabilisce che l’entropia – ovvero il disordine – di un sistema non può mai diminuire. Dunque, un sistemaisolato che raggiunge la configurazione di massima entropia, non può modificare il suo statospontaneamente: si trova allo stato di equilibrio. Un’interpretazione di questa legge, dalla quale hannopreso origine le cosiddette teorie del caos, è dunque che la natura preferisce il disordine all’ordine.

è impossibile realizzare un trasferimento spontaneo di calore da un corpo più freddo a uno piùcaldo, fra i quali esista una differenza finita di temperatura (postulato di Clausius);

è impossibile costruire una macchina ciclica che abbia come unico effetto la produzione di lavoro,sottraendo calore a un’unica sorgente (enunciato di Kelvin-Planck)