Fisica

1. IL PRIMO PRINCIPIO DELLA
TERMODINAMICA
Emanuele Macciola - Emanuele Paolella – Edwin Castri -
Francesco Orlando – Cristian Tortiello - Alessandro Savini

2. I SISTEMI
TERMODINAMICI

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.

5. PRIMO PRINCIPIO
DELLA
TERMODINAMICA

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.

8. TRASFORMAZIONI
TERMODINAMICHE

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.

11. LAVORO NEL
PIANO P-V

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.

13. TERMODINAMICHE
TRASFORMAZIONI

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