Termodinamica

Termodinamica
Studia le trasformazioni di calore
in lavoro e di lavoro in calore
riepilogo
(con la definizione di sistema termodinamico
e le ipotesi della teoria cinetica)
Temperatura e Calore
i concetti di temperatura e
calore sono sempre stati
praticamente identificati
nel 1700 Joseph Black
chimico e fisico scozzese,
dimostra che esiste una chiara
e inequivocabile distinzione
tra il concetto di temperatura
e quello di calore
(misura il calore latente)
a metà del 1800 Joule e Mayer
gettano le basi della moderna
termodinamica
Termodinamica
• Termologia
– Termometria
strumenti di
misura della T e scale
– Calorimetria misura del Q
– Trasmissione del Q
• I gas perfetti
– Leggi dei gas
– Equazione di stato
– Teoria cinetica
------------------- ----------------• Principi della
• Entropia e disordine
Termodinamica
– Teorema di Nerst
– Principio zero
– Primo principio
– Secondo principio
(Terzo principio)
Termologia
• Termometria
misura della temperatura
– Scala Celsius (Fahrenheit)
– Dilatazione termica
– Zero assoluto, scala Kelvin
• Calorimetria
–
–
–
–
misura del calore
Capacità termica
Calore specifico
Equazione fondamentale
Cambiamenti di stato di aggregazione
• Trasmissione del Q
– Conduzione, convezione e irraggiamento
– Legge di Stephan
La termodinamica classica si basa sul concetto di
Sistema Termodinamico
• E’ una qualunque porzione dell'universo a
cui ci si sta interessando come oggetto
d'indagine
• Questa porzione di spazio è fisicamente o
concettualmente separata dal resto
dell’universo, cioè dall’ambiente esterno
• Lo stato di un sistema macroscopico che
si trova all'equilibrio è specificato da
grandezze dette variabili di stato come
temperatura, pressione, volume, densità …
• Il passaggio da uno stato di equilibrio A ad
uno stato B si dice trasformazione
Esempio di sistema termodinamico:
un gas contenuto in un recipiente
• Il gas può interagire con l’ambiente esterno
attraverso una o più superfici del recipiente
• Lo stato d'equilibrio del gas è specificato da
variabili termodinamiche: temperatura,
pressione, volume, la densità (o la massa)
• Stati e trasformazioni possono essere
rappresentati sul Piano di Clayperon
I Gas Perfetti
• Un gas si dice perfetto se segue le leggi
di Boyle e Gay Lussac. È un modello
ideale di gas.
• Le leggi classiche dei gas perfetti
descrivono, rispettivamente,
trasformazioni:
– isoterme
– isobare
– isocore (o isovolumiche)
Le leggi dei gas perfetti
• Leggi dei gas
– Boyle, I Gay-Lussac, II Gay-Lussac
• Equazione di stato
– tre forme
• Teoria cinetica dei gas
–Interpretazione della Pressione dpdvm
–Temperatura dpdvm
Teoria cinetica dei gas
• Spiega le proprietà macroscopiche dei
gas, studiando il loro comportamento
dal punto di vista microscopico
ovvero considerando la loro
composizione a livello molecolare
Ipotesi della teoria cinetica
• Un gas è formato da un gran numero di
molecole che possono essere considerate
come punti materiali in moto casuale (MAT)
e a distribuzione uniforme nello spazio
• Esse sono perfettamente sferiche e collidono
tra loro e con le pareti del recipiente con urti
elastici
• Il volume totale del gas è trascurabile rispetto
al volume del contenitore
• L'interazione tra molecole è trascurabile,
eccetto durante gli urti che possono subire
Tali ipotesi descrivono il comportamento dei gas ideali. I gas reali si
avvicinano al modello ideale in condizioni di bassa densità o alta
temperatura (lontani dalla condensazione).
La pressione e la temperatura
dal punto di vista microscopico
• In meccanica p = F|/S
• Nella teoria cinetica la pressione è spiegata
come l’effetto delle forze esercitate
dalle collisioni delle molecole del gas
con le pareti del recipiente
• Dato un gas formato da N molecole e
contenuto in un recipiente cubico di lato L,
consideriamo una molecola di massa m che
urta contro la parete del recipiente che lo
contiene. Sappiamo che l'urto è elastico …
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I principi della termodinamica
• Principio zero
• Energia interna
• Primo principio
• Secondo principio
Stati della materia
• Cambiamenti di stato
• Calore latente
Interpretazione dal punto di vista
microscopico
fine