1 Termodinamica Diagramma di fase del metano CH4. Diagramma

1
Termodinamica
porizza ?
Diagramma di fase del metano CH4 .
Legge di van der Waals
¶
µ
n2
p + a 2 (V − nb) = nRT
V
Diagramma di fase del butano CH3C H2C H2C H3 .
Per temperature superiori alla temperatura del punto critico le curve dell’equazione di van der Waals descrivono abbastanza bene il
comportamento del gas reale.
Passaggi di stato di aggregazione
Diagramma di fase della anidride carbonica CO2 .
Anche qui, naturalmente, si possono osservare gli stessi tre passaggi
di stato (vaporizzazione/condensazione, solidificazione/fusione e
sublimazione/brinamento) come nel grafico P-T.
Come ottenere lavoro dal calore fornito a un gas
P t = 5, 11 atm
Se fornisci calore all’anidride carbonica solida a 1 atm fonde o va-
Il principio di conservazione dell’energia totale è confermato dagli
esperimenti: non c’è nessun limite nell’ottenere calore dal lavoro, il
problema della termodinamica è sperimentare la possibilità di trasformare con continuità il calore in lavoro.
In UNA SOLA trasformazione, assorbendo calore da un termostato,
il sistema costituito dal gas contenuto in un cilindro, isolato adiabaticamente, chiuso da un pistone, si espande (TRASFORMAZIONE
ISOTERMA).
Q =L
V
Il lavoro è: L = F · s = F · = p · V
A
L’intesità del lavoro è uguale all’area della superficie sottse dalla
curva nel diagramma P-V.
Ecco un esempio di un disposito concreto (macchina termica) che
dà del lavoro in modo continuo.
Le curve 34 e 12 sono TRASFORMAZIONI ISOTERME (rispettivamente un’espansione e una compressione), le altre due 42 e 13 sono
TRAFORMAZIONI ISOCORE (rispettivamente una compressione e
un’espasione).
Però il processo si ferma, per avere ancora lavoro il sistema deve tornare alla condizione iniziale e, affinché il processo sia conveniente,
devo spendere in questa fase meno lavoro di quello ottenuto nella
fase di espansione. Questo è possibile, essendo ∆V uguale, solo se
la pressione con cui si riporta il sistema alle condizioni iniziali è
mediamente minore di quella con cui si è effettuata l’espansione.
Dato che le TRASORMAZIONI ISOCORE non danno e non necessitano lavoro (l’area sottesa a un segmento verticale è nulla), il lavoro
ottenuto è Q 34 −Q 12 .
L’implicazione è che il calore fornito Q 34 non è trasformato tutto in
lavoro, perché una parte Q 12 è trasferito all’ambiente.
Concretamente lo spostamento dello stantuffo durante l’espansione si può collegare con un cinematismo a un disco, ottenendo un
moto circolare (utilizzabile da varie tecnologie: movimento, sollevamento, produzione di corrente elettrica per mezzo di un generatore
elettrico).