TERMODINAMICA
(da integrare con il libro di testo)
1)
La grandezza fisica temperatura viene introdotta attraverso il termometro a dilatazione a
mercurio. La temperatura Tc (gradi centigradi) vale zero (0° C) per il livello raggiunto
quando il bulbo è a contatto con una miscela acqua – ghiaccio (a 1 Atm) e cento (100° C)
per il livello raggiunto dall’acqua in ebollizione (sempre a 1 Atm). La scala viene poi divisa
in 100 parti uguali (grado centigrado) tra questi due punti fisici ed estesa “linearmente” al di
fuori di tale intervallo. In altre regioni di temperatura si possono utilizzare termometri basati
sullo stesso principio ma su sostanze diverse.
2)
Principio zero della termodinamica (due diverse formulazioni) :
“Un sistema termodinamico isolato, dopo un tempo sufficientemente lungo raggiunge
l’equilibrio termodinamico”.
“Due sistemi in stato termodinamico diverso, posti in contatto raggiungono uno stato
termico comune”.
3)
La grandezza fisica “quantità di calore” Q, viene inizialmente introdotta come grandezza
fondamentale attraverso il calorimetro. L’unità di misura è la kilocaloria (Kcal), definita
come la quantità di calore che trasferita ad un calorimetro ad acqua (a 14,5 °C) produce un
aumento della temperatura di 1° C per un litro di acqua. La kilocaloria puo’ essere meglio
definita come la quantita’ di calore che, trasferita ad un calorimetro a ghiaccio (miscela
acqua-ghiaccio) risultano sciolti 12,55 gr di ghiaccio.
4)
Dagli esperimenti di Joule si deduce che per trasformazioni cicliche :
W/Q = J = 4186 Joule /Kcal (relazione universale ; W e’ il lavoro effettuato dal sistema e Q
il calore scambiato).
Si puo’ quindi identificare Q come una forma di energia e porre J = 1, misurando Q in Joule.
5)
Per trasformazioni cicliche a questo punto W/Q =1 e Q – W = O
In una trasformazione da uno stato A a B la quantità (Q – W) non dipende dal “percorso”:
(Q – W)AB = f(A, B) = U (B) – U(A), dove U(X)=f(O,X) dove X e’ uno stato
termodinamico di riferimento e U(X) e’ definita come “energia interna” nello stato X.
Quindi: Q – W = U (primo principio della termodinamica)
Per trasformazioni quasi - statiche Q - W = dU (Q e W non sono funzioni di stato perche’
dipendono dal “percorso”, ovvero dalla particolare trasformazione termodinamica, quindi
Q e W sono piccoli incrementi e non differenziali di funzioni)
6)
La “capacità termica” di un sistema termodinamico è definita come C = Q/dT (specificando
la specifica trasformazione termodinamica, es. a volume costante o pressione costante ecc)
Si puo’ scrivere C=mcs con m massa e cs calore specifico o C=nc con n numero di moli e c
capacita’ termica molare.
