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Tuesday, 7 June 2011

Domanda di teoria - I e II principio termodinamica

Discutere il primo e il secondo principio della termodinamica.

Dato che la domanda è molto estesa, spezziamola in due parti.


Discutere il primo principio della termodinamica.

Ogni funzione delle variabili termodinamiche (per esempio, funzione di p,V e T) è una funzione termodinamica. Abbiamo fatto l'esempio del "lavoro": esso è una funzione termodinamica. Dipende dalla "traiettoria" nel piano (p,V), ossia dalla trasformazione seguita. 
Se accade che  la variazione della funzione termodinamica non dipenda dalla trasformazione eseguita ma soltanto dagli stati iniziale e finale, la funzione è detta essere una "funzione di stato". In particolare, la variazione di una funzione di stato a seguito di una trasformazione ciclica è nulla.
Un'esperimento importantissimo per la termodinamica è stato quello di Joule che ha dimostrato come il calore sia una forma di energia, come lo è il lavoro. 



In questo caso, la temperatura del fluido F nella provetta non cambia. Il lavoro fatto sul fluido si trasforma in energia che scioglie un po' di ghiaccio attorno alla provetta. Lo stato iniziale di F e quello finale sono lo stesso. 
In questo esperimento col calorimetro di Bunsen, si ha che lo stato finale coincide con quello iniziale:

L=Q
Lavoro subito = Calore ceduto al ghiaccio

Q-L=0

Se stato iniziale e finale sono diversi, si ammette che valga sempre il primo principio della termodinamica. "Il calore assorbito dal sistema meno il lavoro fatto dal sistema sull'esterno è pari alla variazione di una funzione di stato detta energia interna U".


Discutiamo un'applicazione del primo principio per i gas perfetti


Il gas fluiva da A in B, fino ad avere una uguale pressione in tutti i punti del recipiente. Joule notava che l'indicazione del termometro tra prima e dopo l'apertura del rubinetto cambiava poco. Ossia: non c'è praticamente passaggio di calore dal recipiente al calorimetro. 


Discutere il secodno principio della termodinamica.
In termodinamica 

Da dove arriva l'energia che il sistema trasforma in lavoro? Per il primo principio, arriva dal calore scambiato con le diverse sorgenti di calore che il sistema incontra durante il ciclo.

L=Q

Il lavoro netto L è uguale al calore netto Q.
Questo calore netto è pari al calore totale assorbito assorbito da alcune sorgenti meno quello ceduto ad altre sorgenti.  Se L>0, il sistema ha assorbito più calore di quello che ha ceduto.