Fenomeni Termici

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Fenomeni Termici 1

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Fenomeni Termici. Fenomeni Termici. Il punto di vista microscopico. Il moto browniano. Nel 1827 R. Brown osservò il moto irregolare di un granello di polline nell'acqua. - PowerPoint PPT Presentation

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Fenomeni Termici

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Il punto di vista microscopico

Fenomeni Termici

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Nel 1827 R. Brown osservò il moto irregolare di un granello di polline nell'acqua.

Il moto del granello di polvere (visibile al microscopio) indica che l'acqua è composta da “grani” invisibili, in continuo moto: le molecole.

Il moto browniano

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Il moto browniano è dovuto agli urti con le molecole d'acqua, che sono in continua agitazione.

Esempi di moto browniano:

Il moto browniano

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Il moto browniano permette di costruire un modello del gas perfetto, in cui: le forze di attrazione molecolare sono

praticamente nulle (il gas deve essere rarefatto); le molecole si muovono continuamente e

disordinatamente (agitazione termica); le molecole urtano in modo elastico contro le pareti

del recipiente che le contiene.

La pressione di un gas perfetto

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In condizioni normali, l'aria si comporta da gas perfetto (78% azoto e 22% ossigeno)

La pressione di un gas perfetto

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Poiché le molecole sono tantissime (1022 in 1 g di aria) per descrivere il loro moto si usano le grandezze macroscopiche: p, V, T.

Il modello del gas perfetto consente di: calcolare le grandezze macroscopiche come valori

medi di grandezze microscopiche relative alle singole molecole;

interpretare in termini microscopici le proprietà macroscopiche dei gas.

La pressione di un gas perfetto

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Equazioni di stato dei gas perfetti Per i gas perfetti si verificano alcune leggi sperimentali:

Legge di Boyle

1° Legge di Gay-Lussac

2° Legge di Gay-Lussac

Legge di Avogadro : per due gas diversi ma nelle stesse condizioni di pressione, volume e temperatura risulta N1 = N2 (N numero di moli).

Complessivamente riassunte nell’equazione di stato dei gas perfetti

costante T a costante,pV

costante a costante,/ pTV

costante a costante,/ VTp

nRTpV n = numero di moliT = temperatura assoluta (K)R = costante dei gas = 8.31 J mol-1 K -1

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L'energia cinetica media è la media aritmetica di tutte le energie cinetiche delle singole molecole.

Ricordiamo che l'energia cinetica di una particella di massa m e velocità v è K = ½ m v2.

L’energia cinetica media

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La pressione è dovuta agli urti delle singole molecole del gas sulle pareti del recipiente.

Con un procedimento statisticosi ricava la formula per la pressione,che lega due grandezze macroscopiche (p, V) a due microscopiche (N, K):

La pressione di un gas perfetto

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L'energia interna U di un sistema è l'energia complessiva di tutte le sue componenti microscopiche.

L'energia interna del gas perfetto è data dalla somma delle energie cinetiche delle sue molecole, perché esse non possiedono altri tipi di energia.

Nel gas reale non si può trascurare l'energia potenziale, dovuta alla forza di coesione molecolare.

L’energia interna

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L'energia cinetica delle molecole di un gas reale è uguale a quella del gas perfetto nelle stesse condizioni di n, p, V, T;

l'energia potenziale Epot è pari al lavoro compiuto dalle forze intermolecolari quando si disgrega il sistema, portando tutte le molecole lontane una dall'altra.

L’energia interna di un gas reale

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poiché il lavoro delle forze intermolecolari è negativo, anche Epot< 0 ;

quindi l'energia interna U di un gas reale è data dalla formula (K>0, Epot<0):

questa definizione vale anche per i liquidi e i solidi.

L’energia interna di un gas reale

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Gas, liquidi e solidi

Le sostanze sono composte da atomi. Quando due o piu atomi si legano assieme formano molecole. La molecola d’acqua è formata da due atomi di idrogeno (simbolo H) e da un atomo di ossigeno (simbolo O). Tra le molecole di una sostanza agiscono le forze di coesione molecolare. Queste forze hanno intensità diversa a seconda dello stato di aggregazione in cui si trova la sostanza

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Nella formula U = K + Epot :

il termine K (energia cinetica) è sempre positivo e tende a disgregare il sistema;

il termine Epot, di segno negativo, indica l'efficacia delle forze di attrazione che tendono a legare e ordinare il sistema.

Confrontiamo le entità dei due contributi nei tre stati di aggregazione della materia: gas, liquidi e solidi.

Gas, liquidi e solidi

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Nei gas il valore assoluto di K è sempre maggiore di quello di Epot :

L'energia interna U di un gas è sempre positiva.

Le molecole sono quasi libere di muoversi: per questo motivo il gas non ha un volume proprio e tende sempre a espandersi.

Gas

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Nei liquidi si ha equivalenza tra gli effetti di disordine (K) e quelli di ordine (Epot):

L'energia interna U di un liquido è circa uguale a zero.

Le molecole possono scorrere le une sulle altre ma non sono libere di allontanarsi: il liquido ha un volume proprio e si adatta alla forma del recipiente.

Liquidi

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Nei solidi le forze di attrazione molecolare (Epot) prevalgono sugli effetti di disordine (K):

L'energia interna U di un solido è sempre negativa.

Le molecole e gli atomi non sono liberi di muoversi, ma si legano tra loro a formare il reticolo cristallino.

Solidi

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Gas, liquidi e solidi

Stato Solido Struttura microscopica ordinata – Forze di coesione intense – Particelle oscillano intorno a posizioni di equilibrio, senza spostarsi -

Stato Liquido Struttura microscopica disordinata – Forze di coesione deboli – Le molecole si muovono, ma le distanze reciproche variano poco

Stato Gassoso Forze di coesione trascurabili – Le molecole occupano tutto lo spazio a disposizione – Fortemente comprimibili

Riassumendo

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La temperaturaFenomeni Termici

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Moltiplicando per V i due membri dell’equazione otteniamo

e, utilizzando l’equazione di stato dei gas perfetti

La temperatura dal punto di vista microscopico

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dove

La temperatura dal punto di vista microscopico

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L'energia cinetica media delle molecole e la temperatura assoluta del gas perfetto sono direttamente proporzionali.

La temperatura dal punto di vista microscopico

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Il modello di molecola puntiforme descrive correttamente i gas monoatomici (elio, neon...);

per gli altri gas la formula contiene solo l'energia cinetica di traslazione.

L’energia cinetica delle molecole complesse

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La formula

vale per l'energia cinetica media di traslazione di tutte le sostanze allo stato solido, liquido, gassoso.

Poiché Kmedia > 0, necessariamente deve essere T > 0.

La temperatura di un corpo non può assumere valori negativi. Il suo valore minimo possibile è T = 0 K, per il quale Kmedia = 0 J.

Allo zero assoluto tutte le molecole sono ferme (o quasi!).

Lo zero assoluto

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Date N molecole di massa m e velocità v1,v2..vN, l'energia cinetica media di traslazione è

dove

La velocità quadratica media è definita come:

La velocità quadratica media

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Confronto tra velocità media e velocità quadratica media:

La velocità quadratica media

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La velocità quadratica media dipende dalla temperatura del gas. Infatti si ha

perciò

La velocità quadratica media

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Applicazione della formula ad una molecola di azoto

La velocità quadratica media

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Confronto tra le energie interne dei tre stati di aggregazione:

L'energia cinetica media di traslazione (direttamente proporzionale alla temperatura assoluta) determina il moto di agitazione termica degli atomi e molecole di tutte le sostanze.

Il moto di agitazione termica

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Le molecole dei gas e dei liquidi si muovono ad alta velocità: ciò spiega il moto browniano;

quelle dei solidi oscillano continuamente attorno alla posizione d'equilibrio nel reticolo cristallino.

Il passaggio da uno stato piu aggregato ad uno meno aggregato richiede un aumento della velocità media delle molecole, ovvero della temperatura della sostanza.

Il moto di agitazione termica

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Indipendentemente dallo stato di aggregazione, le molecole sono soggette continuamente a un moto di agitazione termica La temperatura è un indice dello stato di agitazione termica: piu grande è l’agitazione termica, maggiore è la temperatura.

Equilibrio termico: due corpi a temperatura diversa posti a contatto, dopo un certo tempo assumono una temperatura intermedia comune (principio zero della termodinamica)

Il termometro è lo strumento che misura la temperatura Nel SI la temperatura si misura in kelvin (K), anche se è molto diffuso l’uso del grado celsius o centigrado (°C).

La misura della temperatura

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La misura della temperatura

Scala Celsius: suddivide in 100 parti l’intervallo tra due punti fissi0° C: temperatura ghiaccio fondente100 °C: temperatura acqua bollente (a pressione atmosferica)

La suddivisione della scala Kelvin è la stessa della Celsius, ma l’origine della scala è traslata: 0 °C corrispondono a 273,15 K

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La misura della temperatura

Scale termometriche CELSIUS (°C)

0 – 100 KELVIN (K)

T(K) = T(°C) + 273° FAHRENHEIT (°F)

T(°F) = 32° + 9 * T(°C) / 5

La scala Celsius e la scala Kelvin sono scale centigrade, la scala Fahrenheit no!

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Dilatazione termicaFenomeni Termici

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La dilatazione termica

Dilatazione termica: aumento di volume dei corpi dovuto all’aumento della temperatura.

Se una dimensione prevale sulle altre due (come per un filo o un’asta) si parla di dilatazione lineare

Dilatazione lineare: l’aumento di lunghezza Δl

(Δl = l – l0) dipende dalla sostanza di cui è fatto il

corpo ed è direttamente proporzionale:

- alla lunghezza iniziale l0 del corpo;

- alla variazione di temperatura ΔT (ΔT = T – T0)

subita dal corpo.

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La dilatazione termica Legge della dilatazione lineare

Nel SI il coefficiente di dilatazione lineare λ si misura in K-1

La variazione di temperatura ΔT = T – T0 ha lo stesso valore numerico espressa

in K e in °C, pertanto λ ha lo stesso valore in K-1 o in °C-1

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La dilatazione termica

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La dilatazione termica Legge di dilatazione volumica (solidi e liquidi)

Nel SI il coefficiente di dilatazione volumica k si misura in K-1

Per i solidi, k ≈ 3·λ (il coefficiente di dilatazione volumica è circa il triplo di quello lineare).

Per i liquidi, k è molto maggiore rispetto al caso dei solidi

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La dilatazione termica

Comportamento anomalo dell’acquaNell’intervallo tra 0 °C e 4°C il volume dell’acqua non cresce con l’aumentare della temperatura, ma diminuisce (il coefficiente di dilatazione è negativo).Al di sopra di 4 °C l’acqua si dilata normalmente

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Legge fondamentale della termologia

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La legge fondamentale della termologia

Per aumentare la temperatura di un corpo occorre trasferirgli energia. Il trasferimento di energia può avvenire con uno scambio di calore (contatto con una fiamma o un corpo piu caldo, …) o con uno scambio di lavoro

Esperimento di Joule Per fare crescere di 1 K la temperatura di 1 kg di acqua, occorre compiere un lavoro pari a circa 4180 J

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La legge fondamentale della termologia

La capacità termica C di un corpo è il rapporto tra l’energia ricevuta e la variazione di temperatura:

Nel SI la capacità termica si misura in J/KLa capacità termica C è proporzionale alla massa m.La costante di proporzionalità è il calore specifico c:

Il calore specifico c è caratteristico di ogni sostanza; nel SI si misura in J/(kg·K)

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La legge fondamentale della termologia

Legge fondamentale della termologia

L’energia scambiata dipende dalla sostanza (attraverso il calore specifico c) ed è direttamente proporzionale:- alla massa della sostanza;- alla variazione di temperatura ΔT .

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La legge fondamentale della termologia

Equilibrio termico: due corpi a temperatura T1 e T2 posti a contatto,

scambiano energia e si portano a una temperatura di equilibrio Te

La legge fondamentale della termologia diventa:

L’energia è scambiata tra un corpo e l’altro sotto forma di calore

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La legge fondamentale della termologia Unità di misura del calore

Unità di misura pratica : caloria (cal) 1 caloria è la quantità di energia necessaria per aumentare di 1 °C la

temperatura di 1 g di acqua

Equivalente termico del lavoro (equivalente meccanico della caloria) 1 cal = 4.186 J

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La legge fondamentale della termologia

Il corpo caldo cede calore e si raffredda:

Il corpo freddo acquista calore e si riscalda:

Poiché T1 < Te < T2, Qceduto è negativo e Qacquistato è positivo.

Se non c’è dispersione di calore, tenendo conto dei segni si ha:

La temperatura di equilibrio Te è:

Se c1 = c2 (stessa sostanza) Te è:

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La legge fondamentale della termologia

Misura di calore specifico con il calorimetro delle mescolanze.

Nel calorimetro: acqua (massa m1, temperatura T1)

Si aggiunge un corpo di massa m2 a temperatura T2:

il sistema va in equilibrio a temperatura Te

me: equivalente in acqua del calorimetro, tiene

conto del calore assorbito dal calorimetro

Misurando Te si può determinare il calore specifico

sconosciuto c2

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La legge fondamentale della termologia

La bomba calorimetrica La bomba calorimetrica è usata per

misurare l’energia termica rilasciata dalla combustione di una sostanza.

Un’applicazione importante è la combustione dei cibi al fine di determinarne il contenuto calorico.

Un campione di sostanza, pesato accuratamente, viene inserito in un contenitore chiuso (la “bomba”), insieme con un eccesso di ossigeno ad alta pressione.

La bomba viene posta nell’acqua del calorimetro ed un filo sottile che passa attraverso la bomba viene poi scaldato per breve tempo provocando l’incendiarsi della miscela.

L’energia rilasciata nel processo di combustione viene trasferita all’acqua della bomba.

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La legge fondamentale della termologia Esempio

Misurazione dell’apporto calorico del cioccolato. Determinare il contenuto in Calorie (1 Caloria = 1000 calorie) di 100 g di cioccolatini dalle seguenti misurazioni. Un campione da 10 g di cioccolatini viene disidratato prima di essere inserito nella bomba calorimetrica. La bomba di alluminio ha una massa di 0.615 kg e viene posta in 2.0 kg di acqua contenuta in un calorimetro di alluminio di massa 0.524 kg. La temperatura iniziale della miscela è 15.0 °C e la sua temperatura dopo la combustione è 36.0 °C.

Soluzione. Applichiamo la conservazione dell’energia al sistema che assumiamo isolato costituito dal campione di cioccolatini, dalla bomba, dalla coppa del calorimetro e dall’acqua. In questo caso la quantità di calore Q ceduta durante la combustione viene assorbita dall’insieme formato da bomba, calorimetro e acqua:

In joule, Q = (47 cal)(4186 J/kcal) = 197 kJ.Poiché nella combustione di 10 g di cioccolatini vengono liberate 47 kcal, una porzione da 100g conterrà 470 Calorie (kcal) 0 197 kJ.

kcalCCCkgkcalkg

CkgkcalkgCkgkcalkgTcmcmcmQ bombabombacalcalaa

470.150.36/22.0615.0

/22.0524.0/0.1200)(

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Calore latenteFenomeni Termici

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Il calore latente

Cambiamento di stato: passaggio di una sostanza da uno stato di aggregazione a un altro

Durante un cambiamento di stato la temperatura resta costante

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Il calore latente

Fusione: passaggio dallo stato solido allo stato liquido La fusione avviene per assorbimento di calore

Il solido assorbe calore: la sua temperatura sale fino alla temperatura di fusione Tf - inizia il

cambiamento di stato

Fusione: il solido continua ad assorbire calore, ma la temperatura resta costante al valore Tf

A fusione completata, se il corpo continua ad assorbire calore, la sua temperatura cresce

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Il calore latente

Se una massa m di sostanza solida si trova alla temperatura di fusione Tf, la quantità di calore Q necessaria per farla fondere è direttamente proporzionale a m

La costante di proporzionalità λf, caratteristica di ogni sostanza, è il

calore latente di fusione, nel SI si misura in J/kg

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Il calore latente

Il cambiamento di stato inverso della fusione è la solidificazione: avviene alla stessa temperatura della fusione, con cessione di calore da parte del liquido

Il calore latente di solidificazione è il calore ceduto dalla massa unitaria di liquido durante la solidificazione, ed è uguale al calore latente di fusione.

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Il calore latente Evaporazione: passaggio dallo stato liquido allo stato gassoso L’evaporazione avviene per assorbimento di calore

Molti liquidi evaporano anche (in superficie) a temperatura ambiente

Nell’ebollizione il cambiamento di stato interessa tutto il volume di liquido e avviene a temperatura costante (temperatura di ebollizione)La temperatura di ebollizione dipende dalla pressione

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Il calore latente

Se una massa m di sostanza solida si trova alla temperatura di evaporazione Te, la quantità di calore Q necessaria per farla evaporare è direttamente proporzionale a m:

λv, è il calore latente di evaporazione, nel SI si misura in J/kg

La condensazione è il cambiamento di stato inverso della evaporazione, e avviene alla stessa temperatura, con cessione di calore da parte del liquido (il calore latente di condensazione è uguale a quello di evaporazione)

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La propagazione del calore

Fenomeni Termici

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La propagazione del calore

All’interno di un solido il calore si propaga per conduzione

La conduzione del calore è dovuta alla trasmissione di vibrazioni tra atomi vicini all’interno del solido.

Si ha trasmissione di energia all’interno del solido, ma non si ha trasporto di materia

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La propagazione del calore

All’interno di un fluido (liquido o gas) il calore si propaga soprattutto per convezione.

Il fluido, scaldandosi, varia la sua densità: il fluido piu caldo tende a salire, e quello piu freddo scende a prendere il suo posto

Si innescano delle correnti convettive che coinvolgono tutto il fluido: si ha trasmissione di energia nel fluido, e si ha anche trasporto di materia

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La propagazione del calore

Legge di Fourier della conduzione La quantità di calore che si propaga per conduzione in un tempo Δt attraverso una parete di area A e spessore d, ai due lati della quale è mantenuta una differenza di temperatura ΔT, è:

k: coefficiente di conducibilità termica, caratteristico del materiale. Nel SI il coefficiente di conducibilità termica si misura in W/(m·K)

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La propagazione del calore

Le sostanze con un coefficiente di conducibilità termica elevato, per esempio i metalli, sono buoni conduttori di calore.Gli isolanti termici, per esempio i gas, o i materiali che inglobano aria nella loro struttura, hanno una bassa conducibilità termica

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La propagazione del calore Nella trasmissione per irraggiamento, il calore viene scambiato come radiazione elettromagnetica, che si propaga anche nel vuoto. Tutti i corpi emettono radiazione elettromagnetica (visibile per i corpi piu caldi, infrarossa per quelli piu freddi). La potenza irraggiata da un corpo di superficie A alla temperatura T (misurata in kelvin) è espressa dalla legge di Stefan-Boltzmann:

La costante c dipende dal materiale che costituisce la superficie.Quando la radiazione elettromagnetica incide su un corpo, viene in parte riflessa e in parte assorbita, riscaldando il corpo stesso

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Gas perfetti e gas realiFenomeni Termici

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L’equilibrio dei gas

Un gas esercita una pressione sul recipiente che lo contiene

Le molecole di gas si muovono disordinatamente, urtano le pareti del recipiente,

esercitando così su di esse, nel complesso, una forza Fp

Gas in un recipiente chiuso da un pistone mobile. Il pistone esercita una pressione a causa del suo peso. In condizione di equilibrio :

La pressione del gas è:

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L’equilibrio dei gas

Lo stato di un gas in equilibrio è caratterizzato dai valori di quattro grandezze: pressione, volume, temperatura e quantità di gasUna trasformazione fa passare il gas da uno stato a un altro: modifica alcune o tutte le grandezze caratteristiche

Trasformazione isotermica: a temperatura costanteTrasformazione isobarica: a pressione costanteTrasformazione isovolumica: a volume costante

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L’equilibrio dei gas

La quantità di gas viene espressa in termini di numero di moliUna mole di gas è una quantità di gas che contiene un numero di molecole pari al numero di Avogadro

Legge di AvogadroUna mole di gas, nelle stesse condizioni di pressione e temperatura, occupa sempre lo stesso volume, qualunque sia il tipo di gas

Alla pressione di 1 atm, e alla temperatura di 0 °C una mole di qualunque gas occupa un volume di 22,4 litri.La massa di una mole di gas è una caratteristica di ogni gas

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L’equilibrio dei gas

Legge di Boyle

A temperatura costante, il volume che una certa massa di gas occupa è inversamente proporzionale alla pressione del gas

Il valore della costante dipende dalle condizioni iniziali del gas. Indicando con 1 e 2 due stati di equilibrio del gas:

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L’equilibrio dei gas

Rappresentazione grafica della legge di Boyle, nel piano cartesiano pressione-volume (piano di Clapeyron)

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Primo principio della termodinamica

Fenomeni Termici

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Sistema ed Esterno Un SISTEMA può essere un qualsiasi oggetto scelto e isolato

(mentalmente) dal resto, che diventa l’ESTERNO del sistema.

I sistemi considerati in termodinamica sono finiti e vengano trattati dal punto di vista macroscopico e non microscopico. Cioè non si tiene conto della struttura della materia, ma vengono considerate come variabili termodinamiche solo le caratteristiche globali del sistema, come la pressione e la temperatura (grandezze misurabili).

L’involucro immaginario che racchiude un sistema e lo separa dal suo esterno è chiamato CONTORNO del sistema:

ISOLA il sistema dal suo esterno realizza una INTERAZIONE fra il sistema e l’esterno

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Sistema ed Esterno I sistemi possono essere:

SISTEMA ISOLATO non può scambiare né materia né energia con il suo esterno

SISTEMA NON ISOLATO:

Sistema aperto se scambia con l’esterno energia e materia

Sistema chiuso se scambia con l’esterno energia e non materia (la sua massa è costante)

Lo scambio di energia può avvenire sotto forma di calore o di lavoro.

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Un sistema isolato non è influenzato dall’esterno. Tuttavia entro il sistema possono avvenire delle trasformazioni. Tali trasformazioni cessano dopo un certo periodo di tempo: si dice allora che il sistema ha raggiunto una condizione di equilibrio interno nel senso che non vi è nessuna ulteriore tendenza alla trasformazione.

Per un sistema chiuso può anche venire raggiunta una condizione statica finale tale che il sistema non solo risulti in equilibrio internamente, ma anche in equilibrio esterno con ciò che lo circonda.

Uno stato di equilibrio rappresenta una condizione semplice di un sistema ed è suscettibile di una precisa descrizione matematica poiché in tale stato il sistema presenta un insieme di proprietà di facile identificazione e riproducibilità.

Stato

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Stato Lo STATO rappresenta la totalità delle proprietà

macroscopiche associate al sistema. Certe proprietà possono essere misurate direttamente (temperatura, pressione); altre proprietà (energia interna) vengono determinate soltanto per via indiretta.

Un sistema all’equilibrio presenta un insieme di proprietà fissate che sono indipendenti dal tempo e che possono quindi venire misurate con precisione.

Trasformazione

Quando un sistema chiuso viene rimosso dall’equilibrio, esso subisce una trasformazione durante la quale le sue proprietà variano fino al raggiungimento di un nuovo stato di equilibrio.

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Qualunque variazione di energia che un sistema subisca è riconducibile al lavoro o al calore che ne attraversano le pareti;

Il calore e il lavoro rappresentano le sole vie per influire sull’energia di un sistema chiuso;

Legge di Conservazione dell’energiaL’energia di un sistema isolato è costante

Il Primo Principio

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Primo Principio della TermodinamicaPer un sistema chiuso (cioè di massa costante) il primo principio della termodinamica è espresso in forma matematica dalla relazione:

dove: dU è la variazione di energia internadq è il calore trasferito fra sistema e esternodW è il lavoro trasferito fra sistema e esterno

WqU

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Convenzione segni lavoro

SISTEMAW- W

+

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Convenzione segni Calore

SISTEMAQ -Q+

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Si compie lavoro meccanico ogniqualvolta una forza sposta il suo punto di applicazione

dove F è la componente della forza agente nella direzione dello spostamento dl.

In forma differenziale :

dove rappresenta una quantità di lavoro infinitesima.

Lavoro e Calore

dlFW

dlFW W

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82Università degli Studi di Siena - C.d.L. in Fisica e Nuove Tecnologie - A.A. 2004-2005

Lavoro e Calore Il lavoro fatto dalla pressione P di un fluido, che agisce su un

pistone di area A e produce una variazione di volume dV è fornito dall’equazione

Sulla testa del pistone, di area A, che si sposta di dl entro il cilindro, viene esercitata una pressione P. Il volume del cilindro è V=AL e, poiché A è costante, .

Inoltre, la pressione P, per definizione, è la forza totale F che agisce sulla testa del pistone divisa per l’area A.

Pertanto

P

dl

Vl

dVPW

dlAdV

dVPAdlAFFdlW

Page 81: Fenomeni Termici

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Trasformazioni termodinamiche Nel diagramma p, V:

un punto rappresenta uno stato del gas;

una linea rappresenta la trasformazione tra due stati;

l’area al di sotto della linea rappresenta il lavoro scambiato dal gas con l’esterno.

Page 82: Fenomeni Termici

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Trasformazioni termodinamiche Trasformazione isobara

La pressione resta costante, mentre volume e temperatura variano in modo proporzionale

Trasformazione isocora Il volume resta costante mentre

pressione e temperatura variano in modo proporzionale:

1

2

1

2

VV

TT

1

2

1

2

pp

TT

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Trasformazioni termodinamiche Trasformazione isoterma

La temperatura resta costante, mentre pressione e volume variano in modo inversamente proporzionale (il loro prodotto resta costante).

Trasformazione adiabatica Avviene in un ambiente

termicamente isolante che impedisce ogni scambio di energia termica con l’esterno.

1

2

2

1

pp

VV

costantepV

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Trasformazioni termodinamiche Ciclo termodinamico

Trasformazione termodinamica in cui lo stato finale coincide con quello iniziale.

Rappresentato da una curva chiusa nel piano (V,P).

Il lavoro compiuto in un ciclo è pari all’area racchiusa dalla curva che lo rappresenta nel piano (V,P).