TermodinamicaEnergia

L’energia potenziale• La forza di attrazione tra le molecole è all’origine delle forze di

coesione nella materia

• L’energia potenziale Ep di un corpo è uguale al lavoro compiuto dalle forze molecolari quando una forza esterna disgrega il sistema portando le molecole grandi distanza.

Il moto di agitazione termica• Gli esperimenti mostrano che tutte le molecole sono animate

da un moto rapido ed incessante, detto moto di agitazione termica.

L’energia cinetica• La velocità delle molecole aumenta con la temperatura. Esiste

un legame tra temperatura e velocità. In particolare la relazione è:

L’energia interna

U=EP+K

L’energia interna

Solido

LiquidoGas

U=EP+K

U=EP+K

U=EP+K=0

• L’energia interna di un sistema fisica dipende soltanto dalle condizioni in cui si trova e non dalla sua storia

• In un gas

L’energia potenziale si può considerare nulla.

U=EP+K

U=K¿32𝑘𝐵𝑇

Primo principio della termodinamica

Variazione energia interna Calore assorbito Lavoro prodotto

Convenzione dei segni

Q L

+assorbito Prodotto dal

sistema

-ceduto Compiuto

dall’esterno

Applicazioni del primo principio

L Q

Isocòra (v=cost) La = calore assorbito

Isòbara (p=cost) + Il calore assorbito in parte aumenta U e in parte il V

Ciclica 0 Al termine del ciclo il calore assorbito è uguale al lavoro totale compiuto

Adiabatica Nell’espansione adiabatica il gas compie L>0 e diminuisce energia interna.

Diminuendo la pressione il gas si espande e compie un lavoroA spese della proprie en int.

Le macchine termiche• L’espansione di un gas può produrre lavoro.

• Si vuole sfruttare questo fenomeno per costruire una macchina termica, cioè un dispositivo capace di trasformare calore in lavoro.

Compie un lavoro

Ma poi si ferma !!!

STOP

Scaldiamo un gas

Questo si dilata

Le macchine termiche• Per permettere al dispositivo di ri-produrre calore possiamo:

• Comprimerlo di nuovo ma così compiamo il lavoro che abbiamo appena ottenuto

• Raffreddare il dispositivo

Un macchina termica è un dispositivo che realizza una serie di trasformazioni cicliche.

Il motore di Stirling