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Fisica

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IL PRIMO PRINCIPIO DELLA
TERMODINAMICA
Emanuele Macciola - Emanuele Paolella – Edwin Castri -
Francesco Orlando – Cristian Tortiello - Alessandro Savini
I SISTEMI
TERMODINAMICI
Cos'è la
termodinamica?
La termodinamica è la parte della fisica che
analizza le leggi fondamentali che coinvolgono il
calore e il lavoro. La termodinamica comprende
i sistemi e gli ambienti.
I sistemi
termodinamici
Il sistema termodinamico è una porzione del mondo
oggetto della nostra osservazione, del quale dobbiamo
studiare le proprietà fisiche macroscopiche come la
pressione, il calore e il volume.
Esistono tre tipi di sistemi:
1. Sistema aperto: quando tra il sistema e l'ambiente è
possibile lo scambio di energia e materia.
2. Sistema chiuso: se non vi è scambio di materia ma
solo di energia.
3. Sistema isolato: quando non vi è nessun tipo di
scambio.
PRIMO PRINCIPIO
DELLA
TERMODINAMICA
CHE COSA AFFERMA?
Il primo principio della termodinamica
afferma che: "Quando l'energia interna di
un sistema cambia da un valore iniziale U1
ed un valore finale Uf a causa di scambio di
calore Q e di un lavoro L, vale la seguente
relazione:
ΔU=Q-L"

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  • 1. IL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA Emanuele Macciola - Emanuele Paolella – Edwin Castri - Francesco Orlando – Cristian Tortiello - Alessandro Savini
  • 3. Cos'è la termodinamica? La termodinamica è la parte della fisica che analizza le leggi fondamentali che coinvolgono il calore e il lavoro. La termodinamica comprende i sistemi e gli ambienti.
  • 4. I sistemi termodinamici Il sistema termodinamico è una porzione del mondo oggetto della nostra osservazione, del quale dobbiamo studiare le proprietà fisiche macroscopiche come la pressione, il calore e il volume. Esistono tre tipi di sistemi: 1. Sistema aperto: quando tra il sistema e l'ambiente è possibile lo scambio di energia e materia. 2. Sistema chiuso: se non vi è scambio di materia ma solo di energia. 3. Sistema isolato: quando non vi è nessun tipo di scambio.
  • 6. CHE COSA AFFERMA? Il primo principio della termodinamica afferma che: "Quando l'energia interna di un sistema cambia da un valore iniziale U1 ed un valore finale Uf a causa di scambio di calore Q e di un lavoro L, vale la seguente relazione: ΔU=Q-L"
  • 7. L'ENRGIA INTERNA E' UNA FUNZIONE DI STATO L'energia interna di un corpo e le altre due, ovvero calore e lavoro presentano una differenza importante: l'energia interna di un sistema dipende esclusivamente dal suo stato e non da come ci è arrivato, per questo viene definita una funzione di stato. Non lo sono il calore e il lavoro in quanto assumono valori diversi a seconda del metodo utilizzato per far passare il sistema da uno stato all'altro.
  • 9. Definizione: Le trasformazioni termodinamiche sono processi che coinvolgono il trasferimento e la conversione di energia termica in altre forme di energia, come lavoro meccanico o scambio di calore. Queste trasformazioni avvengono all'interno di un sistema termodinamico, che può essere un gas, un liquido o un solido. Le trasformazioni termodinamiche sono caratterizzate da vari parametri, come la pressione, il volume, la temperatura e la quantità di sostanza presente nel sistema. A seconda delle variazioni di questi parametri le trasformazioni si suddividono in:
  • 10. Trasformazioni Quasi-statiche Una trasformazione quasi-statica è un tipo di trasformazione termodinamica che avviene in modo infinitamente lento e reversibile, consentendo al sistema di passare da uno stato di equilibrio termodinamico all'altro attraverso una serie continua di stati di equilibrio intermedi. Durante una trasformazione quasi-statica, il sistema è sempre in uno stato di equilibrio con l'ambiente circostante. Queste trasformazioni sono spesso utilizzate per semplificare i calcoli matematici e per studiare il comportamento delle variabili termodinamiche nel dettaglio.
  • 12. IL LAVORO COME AREA All'interno del piano P-V, il volume e la temperatura cambiano lungo la linea che va dal punto X al punto Y. In qualsiasi trasformazione, l'area sottostante il grafico pressione-volume è numericamente uguale al valore assoluto del lavoro compiuto nella trasformazione. Quando il volume aumenta, il lavoro è compiuto DAL sistema ed è positivo per convenzione, quando invece il volume diminuisce, il lavoro è compiuto SUL sistema ed è negativo per convenzione. Una trasformazione è detta CICLICA quando lo stato iniziale e finale coincidono. Per calcolare il lavoro totale durante una trasformazione ciclica, basta sommare il lavoro positivo con il lavoro negativo.
  • 14. Trasformazioni isobare  Una trasformazione isobara è una trasformazione che avviene a pressione costante
  • 15. Trasformazioni isocore  Una trasformazione isocore è una trasformazione che avviene a volume costante
  • 16. Trasformazioni isoterme  Una trasformazione isoterma è una trasformazione che avviene a temperatura costante
  • 17. Trasformazioni adiabatiche  Una trasformazione adiabatica è una trasformazione che avviene a senza scambi di calore tra il sistema e l’ambiente
  • 18. Calori specifici di un gas perfetto…  Il primo principio della termodinamica consente di comprendere i fattori che determinano il valore del calore specifico di un materiale Q = cm∆T Q = Cmn∆T dove Cm è detto calore specifico molare ( J/(mole*K) )
  • 19. …A volume costante (Cv)  Per un gas perfetto monoatomico:  Per un gas perfetto diatomico:
  • 20. …A pressione costante (Cp)  Per un gas perfetto monoatomico:  Per un gas perfetto diatomico:
  • 21. GRAZIE PER L’ATTENZIONE IL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA