LA TERMODINAMICA
La termodinamica è quella parte della fisica che studia come i corpi e i sistemi si comportano quando scambiando calore ed energia meccanica (sottofforma di lavoro) con altri sistemi o con l'ambiente.
Un sistema può essere di tre tipi diversi:
Un sistema può essere di tre tipi diversi:
APERTO
Può scambiare sia energia termica che materia.
(Un prato) |
CHIUSO
Può scambiare solo energia termica e non può scambiare materia.
(Una serra) |
ISOLATO
Non può scambiare né energia termica né materia.
(Un thermos) |
descrive come i corpi scambiano calore ed energia meccanica, in forma di lavoro, con l’ambiente circostante. Studia trasformazioni reversibili e irreversibili, cicliche o meno, esamina come variano pressione, volume e temperatura dei sistemi, affronta i cambiamenti di stato. In sostanza, la termodinamica è alla base di tutti i processi vitali. Due sono i principi su cui si fonda: il primo garantisce che durante ogni processo l’energia totale si conserva, mentre il secondo afferma che la qualità dell’energia si degrada progressivamente e se ne può trarre sempre meno lavoro. Grazie alla termodinamica è possibile capire come funzionano i frigoriferi e perché i motori delle automobili hanno bisogno di carburante
Il moto di agitazione termica
Qualunque sia la temperatura alla quale ci troviamo (escluso lo zero assoluto), sperimentalmente è stato dimostrato che le particelle della materia si muovono incessantemente.
L'energia interna
In un gas perfetto abbiamo visto che l'energia potenziale era trascurabile rispetto al valore di energia cinetica, poiché l'energia interna di un corpo è data dalla somma dell'energia cinetica, K, con l'energia potenziale Epot, ne consegue che l'energia interna si identifica con l'energia cinetica.
U = K + Epot diventa nel gas perfetto U = K
U = K + Epot diventa nel gas perfetto U = K
Principio zero della termodinamica
Se un corpo A è in equilibrio termico con un corpo B e il corpo B è in equilibrio termico con un corpo C, allora anche il corpo A e quello C sono in equilibrio termico tra loro.
Il primo principio della termodinamica
Quando il calore è:
- assorbito dal sistema esso sarà positivo;
- ceduto all'ambiente esso sarà negativo.
Quando il lavoro è:
- compiuto dal sistema esso è negativo;
- fatto dall'ambiente verso il sistema esso è positivo.
Il primo principio della termodinamica dice che se un sistema scambia solo energia termica e lavoro con l'ambiente, l'energia interna del sistema rimane costante.
La variazione di energia interna = calore assorbito dal sistema - il lavoro compiuto dal sistema sull'ambiente.
- assorbito dal sistema esso sarà positivo;
- ceduto all'ambiente esso sarà negativo.
Quando il lavoro è:
- compiuto dal sistema esso è negativo;
- fatto dall'ambiente verso il sistema esso è positivo.
Il primo principio della termodinamica dice che se un sistema scambia solo energia termica e lavoro con l'ambiente, l'energia interna del sistema rimane costante.
La variazione di energia interna = calore assorbito dal sistema - il lavoro compiuto dal sistema sull'ambiente.
Secondo principio della termodinamica
Il secondo principio della termodinamica afferma che non è possibile creare una macchina capace di convertire tutta l'energia termica in lavoro.