5. FLUIDI TERMODINAMICI
|
|
- Gianpaolo Stefani
- 2 anni fa
- Visualizzazioni
Transcript
1 5. FLUIDI TERMODINAMICI 5.1 Introduzione Un sistema termodinamico è in genere rappresentato da una quantità di una determinata materia della quale siano definibili le proprietà termodinamiche. Se tali proprietà sono uniformi nello spazio la quantità di materia in questione può essere definita fluido termodinamico. Un fluido termodinamico può essere costituito da una o più sostanze presenti in uno o più stati di aggregazione della materia. Un fluido termodinamico costituito da un unica sostanza caratterizzata da una composizione chimica uniforme in tutta la sua massa e invariabile nel tempo si dice sostanza pura. Un fluido termodinamico costituito da più sostanze pure perfettamente miscibili tra loro è chiamato miscela. Come si è detto un fluido termodinamico si può presentare in uno o più stati di aggregazione della materia che vengono denominati fasi. Definiremo fase di una sostanza pura una sua regione omogenea dal punto di vista fisico. In conseguenza della variazione dello stato termodinamico, ogni sostanza può sempre passare da una fase all altra. Questo passaggio prende il nome di transizione di fase o anche cambiamento di stato di aggregazione: quest ultima denominazione è alla base dell inesatta denominazione di cambiamento di stato con la quale talvolta il fenomeno è chiamato. Un cambiamento di stato è invece l effetto di una trasformazione termodinamica che può o no dar luogo anche a un cambiamento di fase. Quando il fluido termodinamico è una miscela, ogni sostanza che la compone può comparire in una o più fasi: la miscela resta allora un fluido termodinamico solo se la composizione chimica resta uniforme e invariabile in tutta la sua massa quale che sia la fase considerata. 5.2 Regola delle fasi o di GIBBS Le proprietà caratteristiche di un fluido termodinamico che si presenta in una o più fasi sono descritte dalla cosiddetta equazione di stato, questa è una funzione matematica che lega tra loro le sue grandezze di stato togliendo ad alcune di esse la loro indipendenza. Quando tale funzione è troppo complessa essa viene rappresentata graficamente e, questa rappresentazione, dà luogo a un diagramma di stato. L equazione di stato di un generico sistema si può scrivere nella forma: f ( p,v,t,...) = 0 (5.1) espressione che mostra simbolicamente come, per il sistema considerato, tutte le grandezze di stato sono legate attraverso la funzione f che è detta equazione di stato. L equazione può coinvolgere un numero qualsiasi di grandezze di stato tuttavia il valore di alcune di esse non è indipendente: il numero delle grandezze di stato che possono assumere valori indipendenti è determinato dalle caratteristiche del sistema ovvero dal numero C delle sue componenti chimiche e dal numero F delle fasi in cui esse sono presenti. 67
2 Si dice varianza V di un sistema in equilibrio termodinamico il numero dei gradi di libertà del sistema ovvero il numero delle grandezze di stato intensive che possono assumere valori indipendenti senza che cambi il numero della fasi presenti. E evidente che la frase...che possono assumere valori indipendenti corrisponde a dire...che possono essere imposti liberamente ovvero i cui valori possano essere variati senza che cambi il numero delle fasi presenti. La varianza di un sistema chimicamente e fisicamente eterogeneo, formato da un numero C di componenti chimicamente distinti, in un certo numero F di fasi fisicamente distinte, può venir valutata attraverso la regola delle fasi di Gibbs che determina il numero V di grandezze di stato intensive indipendenti che definiscono univocamente lo stato fisico di un sistema in equilibrio termodinamico. La regola delle fasi di Gibbs si esprime nella relazione: V = C F + 2 (5.2) ovvero lo stato del sistema è individuato quando si conosce un numero di coordinate intensive pari a quello dei componenti meno quello delle fasi più due. Applicando tale regola si osserva che: Per un sistema termodinamico costituito da due componenti presenti in una sola fase si ottiene: V = = 3. Per esempio, sono sistemi di questo tipo: l aria atmosferica rappresentata come una miscela tra aria secca e vapor d acqua; una massa di acqua e alcool in fase liquida; un volume di idrogeno e ossigeno entrambi in fase gassosa, Per un sistema termodinamico costituito da un solo componente presente in una sola fase (un sistema chimicamente e fisicamente omogeneo: C=1, F=1) si ottiene: V = = 2; sono necessarie cioè solo due coordinate intensive per definirne lo stato. Ciò significa che se si assumono tre coordinate caratterizzanti il sistema, come p, v e T, esiste, come si è visto a proposito dei diagrammi di processo nel cap. 3, una equazione di stato del tipo f(p,v,t)=0 la cui forma dipende dalle proprietà della sostanza considerata. Il sistema quindi è a 2 variabili indipendenti ed ogni sua coordinata intensiva può essere espressa in funzione delle altre due. Per esempio, sono sistemi di questo tipo: una massa d acqua liquida, un certo volume di gas, una massa di metallo. Per un sistema termodinamico costituito da un solo componente presente in due fasi distinte si ottiene: V = = 1. Per esempio, sono sistemi di questo tipo: una massa di acqua e ghiaccio; un certo volume di gas parzialmente condensato; una massa di metallo parzialmente fusa. E interessante notare che per un sistema termodinamico costituito da un solo componente presente in tutte tre le fasi (solida, liquida, gassosa) si ottiene: V = = 0. Ciò significa che il sistema non ha in questo caso alcun grado di libertà, non appena viene variato il valore di una sua grandezza di stato sparisce una delle tre fasi presenti. questo stato si definisce punto triplo della sostanza. La regola delle fasi fu ottenuta nel 1875 da Josiah Willard Gibbs, docente di Fisica e Matematica alla Yale University. La relazione fu il risultato di una teoria generale dell equilibrio dei sistemi eterogenei, sviluppata da Gibbs tra il 1875 ed il
3 5.3 Cambiamenti di fase Gli stati di aggregazione o fasi in cui la materia si presenta sono tre: solido, liquido, aeriforme. All interno di ognuna di queste tre fasi sono possibili, come si vedrà, delle distinzioni che possono dar luogo a differenti denominazioni: valga per tutte l esempio della fase aeriforme all interno della quale una sostanza si suole denominare più vapore o gas a seconda che la fase aeriforme sia o no in stati termodinamici prossimi a quelli nei quali può avvenire il cambiamento di fase. I passaggi tra le diverse fasi prendono i nomi seguenti: Passaggio da solido a liquido fusione Passaggio da liquido a solido solidificazione Passaggio da solido a aeriforme sublimazione Passaggio da aeriforme a solido condensazione (brinamento) Passaggio da aeriforme e a liquido liquefazione o condensazione Passaggio da liquido a aeriforme evaporazione Nella pratica, tuttavia, entrambi i passaggi di fase del vapore (da vapore a solido e anche da vapore a liquido) si indicano con il nome di condensazione. fusione SOLIDO solidificazione LIQUIDO sublimazione liquefazione o condensazione condensazione evaporazione AERIFORME Figura 5.1 Nomenclatura dei passaggi di fase Sia dato un sistema costituito da due fasi della medesima sostanza compresenti in equilibrio: la condizione di equilibrio viene detta condizione di saturazione ed entrambe le fasi vengono dette sature. Per esempio, un sistema in cui siano compresenti liquido e vapore indica che esso è in condizioni di saturazione cioè è costituito da liquido saturo e vapore saturo. In tale situazione, un sistema bifase, monocomponente ha, come sopra ricordato, variabilità pari a 1: ciò equivale ad ammettere che è possibile la variazione di una sola grandezza termodinamica intensiva se si vuole mantenere il sistema in tali condizioni (senza che sparisca una delle fasi presenti). 69
4 Nella realtà, tuttavia, i sistemi non sono sempre in equilibrio. Si consideri ad esempio un sistema isolato costituito da una porzione di spazio di volume V nel quale, dopo che è stato fatto il vuoto venga introdotta una massa m di sostanza in fase liquida il cui volume specifico è v. Se V > m v immediatamente ha inizio il fenomeno di evaporazione e lo spazio V-m v, inizialmente vuoto, si riempie di vapore. Il fenomeno perdura, facendo passare dalla fase liquida a quella di vapore una quantità sempre maggiore della massa m, fino a raggiungere la condizione di saturazione: la fase liquida della sostanza si presenta a questo punto in condizioni di liquido saturo, quella aeriforme in condizioni di vapore saturo e il sistema, finalmente in equilibrio, permane in condizioni immutate nel tempo. In questa situazione si può assumere che il numero di molecole che ad ogni istante passano dalla fase liquida a quella aeriforme è pari al numero di molecole che compiono il passaggio inverso. Se si misura la pressione all interno della fase aeriforme si trova un determinato valore che rappresenta la pressione di saturazione del vapore per lo stato termodinamico al quale si trova il sistema: questo stesso valore è anche detto tensione di vapore del liquido. La pressione di saturazione è quindi calcolabile come: Un'espressione utilizzata per il calcolo può assumere la forma: con A, B costanti che dipendono unicamente dal fluido. p sat = f (T) (5.3) ln (p sat ) = A - B/ T (5.4) È questa la differenza sostanziale del comportamento dei vapori saturi rispetto a quello dei gas, per i quali, come si vedrà, la p non è funzione solo della temperatura ma anche del volume secondo l'equazione di stato. Se, mantenendo costanti tutte le altre grandezze di stato, si aumenta il volume V le condizioni di equilibrio si raggiungono sempre alla medesima pressione di saturazione ma aumenta la massa m v della sostanza che cambia di fase. Può accadere che il volume V del sistema sia così grande che il liquido continui a evaporare senza mai raggiungere la pressione di saturazione del vapore: in tal caso tutto il liquido passerà in fase aeriforme e le condizioni raggiunte alla fine del transitorio saranno di vapore non saturo o di gas a seconda di quanto grande è il volume V. Si noti che, mantenendo V costante ma cambiando la temperatura del sistema, la pressione di saturazione (o tensione di vapore del liquido) varia secondo una funzione crescente della temperatura in genere di tipo esponenziale; e varia anche in questo caso la massa m v della sostanza che cambia di fase. Si indica con il nome titolo del vapore x il rapporto m v /m dove m è la massa della sostanza. Si può scrivere anche: x v = (5.5) m m + v m l dove m l è la massa della sostanza in fase liquida. 70
5 Il passaggio da una fase all altra non avviene in modo gratuito ma richiede dell energia in quote diverse per ogni sostanza. L energia necessaria a provocare il passaggio di fase dell unità di massa di una determinata sostanza, in condizioni iniziali e finali di saturazione, prende il nome, secondo il passaggio considerato, di: calore di fusione (solidificazione), calore di sublimazione (condensazione) o calore di evaporazione (condensazione) di quella sostanza e la sua unità di misura è [J/kg]. Il calore di evaporazione r (o di vaporizzazione) può essere calcolato dalla relazione seguente Equazione di Clapeyron: dp r = T ( v v v l ) (5.6) dt Il calore di evaporazione è una funzione della sola temperatura, si annulla in corrispondenza della temperatura critica. 5.4 Diagrammi di Stato Se si considerano tutti gli stati di aggregazione in cui può presentarsi una sostanza pura, rappresentate su un sistema di coordinate spaziali le grandezze p,v,t il legame funzionale esistente tra di esse è rappresentabile graficamente come una superficie continua formata dall insieme delle singole superfici che descrivono ognuna gli stati della sostanza nelle singole fasi o in condizione bifasica. Se si considera un diagramma p-v-t, è possibile descrivervi il comportamento di una sostanza distinguendo (vedi figura 5.2) le zone in cui coesiste un equilibrio bifase dalle zone in cui la sostanza considerata si trova in equilibrio in un dato stato di aggregazione molecolare. Figura 5.2 Diagramma p-v-t per una sostanza pura. 71
6 Tracciando le linee isobare (uguale pressione) o le linee isoterme (uguale temperatura) è possibile seguire i cambiamenti di fase. Le curve p-v-t si presentano come in figura 5.3: è da notare il comportamento caratteristico dell'acqua (ma anche di antimonio, bismuto e gallio) che presentano una diversa inclinazione delle superfici di separazione solido - liquido. Tali sostanze infatti, durante il processo di solidificazione aumentano il volume specifico. Nel diagramma p-v-t è possibile evidenziare il punto triplo: ovvero la condizione per la quale coesistono in equilibrio le tre fasi. Per ciascuna sostanza al punto triplo corrispondono valori delle grandezze p, v, T rigorosamente definiti. Per l acqua, per esempio, p = 611 Pa, v = 0,001 m 3 /kg, T = 273,16 K (0,01 C). Figura 5.3 Diagramma p-v-t per l acqua Proiettando le diverse superfici nel piano p-t, è possibile ottenere il diagramma di equilibrio. In una tale rappresentazione le aree a due fasi si riducono a linee: i cambiamenti di fase avvengono infatti a pressione e temperatura costanti (figura 5.4). Possono essere interessanti anche i diagrammi T-v e p-v: nel primo, proiettando una linea isobara, è possibile seguire i passaggi di fase (vedi in figura 5.5) e rilevare le eventuali anomalie nel comportamento. Il secondo è utilizzabile soprattutto per seguire le trasformazioni liquido-vapore: in esso si può infatti evidenziare con chiarezza la curva che delimita l'equilibrio bifase liquido-vapore. Tale curva (detta curva limite o campana di Andrews) culmina nel punto critico, caratteristico di ciascuna sostanza. Il punto critico è caratterizzato dal fatto che tutte le proprietà dei due stati di aggregazione diventano identiche. Esso costituisce il limite oltre il quale non si riesce a distinguere, percorrendo una trasformazione isoterma, lo stato di aggregazione liquido da quello aeriforme: oltre tale isoterma (detta critica) si parla 72
7 genericamente di fluido. Se il sistema effettua una trasformazione isoterma (a temperatura inferiore a quella critica: vedi figura) che parte da uno stato di equilibrio in fase liquida L e che termina in uno stato di equilibrio in fase aeriforme G, il punto di partenza corrisponde ad uno stato di liquido sottoraffreddato, ovvero di liquido ad una temperatura inferiore rispetto a quella propria del corrispondente stato di saturazione (di liquido saturo), posto sulla curva limite, ad uguale pressione p L ; mentre lo stato di arrivo è detto di vapore surriscaldato, ovvero di vapore ad una temperatura superiore rispetto a quella del corrispondente stato di saturazione (di vapore saturo secco), posto sulla curva limite, ad uguale pressione p G. Figura 5.4 Diagramma di equilibrio p-t per una sostanza pura (a), per l acqua (b) Figura 5.5 Diagrammi T-v e p-v per una sostanza pura 73
8 Tabella 5.1. Valori caratteristici (punto critico, punto triplo) per alcune sostanze. Sostanza p T [bar] T T [K] T EN [K] p C [bar] T C [K] He 4,22 2,29 5,19 H 2 0,068 13,81 20,39 12,97 33,23 N 2 0,128 6,15 77,35 33,94 126,20 O 2 0, ,82 90,19 50,80 154,77 H 2 O 0, ,16 373,15 220,55 647,13 CO 2 5,17 216,48 73,77 31,04 NH 3 0,06 315,37 239,8 112,97 132, Equazioni di stato Sulla base del postulato noto come regola delle fasi, per un fluido puro comprimibile monofase, qualsiasi grandezza intensiva può essere descritta come funzione di solo altre due grandezze intensive. Le relazioni che coinvolgono la pressione p, la temperatura T ed il volume specifico v assumono grande importanza, sono note come equazioni di stato e possono essere date nella forma implicita: f (p, v, T) = 0 (5.1) Lo scopo più ovvio di una tale relazione è l utilizzo che se ne può fare per la determinazione del comportamento p-v-t di una sostanza in un determinato intervallo di valori. Nel prossimo capitolo si approfondirà questo argomento considerando una classe di fluidi termodinamici molto interessanti: i gas ideali. BIBLIOGRAFIA R.C. Reid, J.M. Prausnitz, B.E. Poling. The properties of gases & liquids. Mc Graw Hill int. Ed. - Fourth Ed K. Wark. Advanced thermodynamics for engineers. Mc Graw Hill int. Ed A. Cavallini, L. Mattarolo. Termodinamica Applicata. CLEUP - Padova
GLI STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA. Lo stato gassoso
GLI STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA Lo stato gassoso Classificazione della materia MATERIA Composizione Struttura Proprietà Trasformazioni 3 STATI DI AGGREGAZIONE SOLIDO (volume e forma propri) LIQUIDO
FISICA-TECNICA Miscela di gas e vapori. Igrometria
FISICA-TECNICA Miscela di gas e vapori. Igrometria Katia Gallucci Spesso è necessario variare il contenuto di vapore presente in una corrente gassosa. Lo studio di come si possono realizzare queste variazioni
9. TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE E CICLI REALI
9. TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE E CICLI REALI 9. Introduzione I processi termodinamici che vengono realizzati nella pratica devono consentire la realizzazione di uno scambio di energia termica o di energia
Capitolo 2 Le trasformazioni fisiche della materia
Capitolo 2 Le trasformazioni fisiche della materia 1.Gli stati fisici della materia 2.I sistemi omogenei e i sistemi eterogenei 3.Le sostanze pure e i miscugli 4.I passaggi di stato 5. la teoria particellare
Termologia. Introduzione Scale Termometriche Espansione termica Capacità termica e calori specifici Cambiamenti di fase e calori latenti
Termologia Introduzione Scale Termometriche Espansione termica Capacità termica e calori specifici Cambiamenti di fase e calori latenti Trasmissione del calore Legge di Wien Legge di Stefan-Boltzmann Gas
LA TERMOLOGIA. studia le variazioni di dimensione di un corpo a causa di una
LA TERMOLOGIA La termologia è la parte della fisica che si occupa dello studio del calore e dei fenomeni legati alle variazioni di temperatura subite dai corpi. Essa si può distinguere in: Termometria
LEZIONE 1. Materia: Proprietà e Misura
LEZIONE 1 Materia: Proprietà e Misura MISCELE, COMPOSTI, ELEMENTI SOSTANZE PURE E MISCUGLI La materia può essere suddivisa in sostanze pure e miscugli. Un sistema è puro solo se è formato da una singola
Stati di aggregazione della materia unità 2, modulo A del libro
Stati di aggregazione della materia unità 2, modulo A del libro Gli stati di aggregazione della materia sono tre: solido, liquido e gassoso, e sono caratterizzati dalle seguenti grandezze: Quantità --->
La materia. La materia è ogni cosa che occupa uno spazio (e possiamo percepire con i nostri sensi).
La materia La materia è ogni cosa che occupa uno spazio (e possiamo percepire con i nostri sensi). Essa è costituita da sostanze, ciascuna delle quali è formata da un determinato tipo di particelle piccolissime,
PSICROMETRIA DELL ARIA UMIDA
PSICROMETRIA DELL ARIA UMIDA 1. PROPRIETÀ TERMODINAMICHE DEI GAS PERFETTI Un modello di comportamento interessante per la termodinamica è quello cosiddetto d i gas perfetto. Il gas perfetto è naturalmente
Ripasso sulla temperatura, i gas perfetti e il calore
Ripasso sulla temperatura, i gas perfetti e il calore Prof. Daniele Ippolito Liceo Scientifico Amedeo di Savoia di Pistoia La temperatura Fenomeni non interpretabili con le leggi della meccanica Dilatazione
Gas, liquidi, solidi. Tutti i gas, tranne l'elio, solidificano a basse temperature (alcuni richiedono anche alte pressioni).
Gas, liquidi, solidi Tutti i gas raffreddati liquefano Tutti i gas, tranne l'elio, solidificano a basse temperature (alcuni richiedono anche alte pressioni). Sostanza T L ( C) T E ( C) He - -269 H 2-263
Temperatura. V(t) = Vo (1+at) Strumento di misura: termometro
I FENOMENI TERMICI Temperatura Calore Trasformazioni termodinamiche Gas perfetti Temperatura assoluta Gas reali Principi della Termodinamica Trasmissione del calore Termoregolazione del corpo umano Temperatura
L E L E G G I D E I G A S P A R T E I
L E L E G G I D E I G A S P A R T E I Variabili di stato Equazioni di stato Legge di Boyle Pressione, temperatura, scale termometriche Leggi di Charles/Gay-Lussac Dispense di Chimica Fisica per Biotecnologie
Complementi di Termologia. I parte
Prof. Michele Giugliano (Dicembre 2) Complementi di Termologia. I parte N.. - Calorimetria. Il calore è una forma di energia, quindi la sua unità di misura, nel sistema SI, è il joule (J), tuttavia si
EQUILIBRI ETEROGENEI
EQUILIBRI ETEROGENEI Finora abbiamo implicitamente considerato di aver a che fare con equilibri omogenei gassosi. I sistemi eterogenei, ovvero costituiti da più di una fase, sono coinvolti in una grande
1)Quale tra i seguenti elementi è un gas nobile? a. Si b. Mo c. Ge d. He. 2) L'acqua è:
1)Quale tra i seguenti elementi è un gas nobile? a. Si b. Mo c. Ge d. He 2) L'acqua è: a. una sostanza elementare b. un composto chimico c. una miscela omogenea d. una soluzione 3) Quale dei seguenti elementi
FONDAMENTI CHIMICO FISICI DEI PROCESSI IL SECONDO E IL TERZO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
FONDAMENTI CHIMICO FISICI DEI PROCESSI IL SECONDO E IL TERZO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA LE MACCHINE TERMICHE Sono sistemi termodinamici che trasformano il calore in lavoro. Operano ciclicamente, cioè
Una soluzione è un sistema omogeneo (cioè costituito da una sola fase, che può essere liquida, solida o gassosa) a due o più componenti.
Una soluzione è un sistema omogeneo (cioè costituito da una sola fase, che può essere liquida, solida o gassosa) a due o più componenti. Solvente (componente presente in maggior quantità) SOLUZIONE Soluti
PASSAGGI DI STATO. sublimazione fusione ebollizione. solidificazione. condensazione. brinamento. Calore. Scrittura in formule:
PASSAGGI DI STATO sublimazione fusione ebollizione S solidificazione L condensazione V brinamento Calore Scrittura in formule: - H O (s) H 2 2 O (l) fusione - H O (l) H 2 2 O (g) evaporazione - H O (s)
numero complessivo di variabili = c f + 2
Regola delle fasi Definiamo sostanza pura quella che ha composizione chimica costante Diremo fase di una sostanza pura una sua regione omogenea dal punto di vista fisico. Lo stato di un sistema è individuato
Università degli studi di MILANO Facoltà di AGRARIA. El. di Chimica e Chimica Fisica Mod. 2 CHIMICA FISICA. Lezione 2 LO STATO GASSOSO
Università degli studi di MILANO Facoltà di AGRARIA El. di Chimica e Chimica Fisica Mod. 2 CHIMICA FISICA Lezione 2 Anno Accademico 2010-2011 Docente: Dimitrios Fessas LO STATO GASSOSO Prof. Dimitrios
GAS. I gas si assomigliano tutti
I gas si assomigliano tutti Aeriforme liquido solido GAS Descrizione macroscopica e microscopica degli stati di aggregazione della materia Fornendo energia al sistema, le forze di attrazione tra le particelle
Università degli Studi di Milano Corso di Laurea in Chimica Industriale. Laboratorio di Processi e Impianti Industriali Chimici I
Milano, Marzo 2014 Università degli Studi di Milano Corso di Laurea in Chimica Industriale Laboratorio di Processi e Impianti Industriali Chimici I Determinazione dell equilibrio Liquido-Vapore (condizioni
SINTESI C1. Materia ed energia
Le proprietà fisiche della materia Il mondo che ci circonda è formato da un gran numero di oggetti diversi. Siano essi di origine naturale o creati dagli esseri umani questi oggetti in chimica e fisica
Temi per la prova orale di Fisica Tecnica 2014-2015
I temi elencati nel seguito vogliono essere una guida alla preparazione della prova orale dell esame di Fisica Tecnica cosicché gli allievi possano raggiungere una preparazione completa sugli argomenti
Riepilogo programma di Chimica Ginnasio Anno scolastico 2011/2012
Riepilogo programma di Chimica Ginnasio Anno scolastico 2011/2012 Misure e grandezze Grandezze fondamentali Grandezza fisica Simbolo della grandezza Unità di misura Simbolo dell unità di misura lunghezza
Esercizi di Fisica Generale
Esercizi di Fisica Generale 2. Temodinamica prof. Domenico Galli, dott. Daniele Gregori, prof. Umberto Marconi dott. Alessandro Tronconi 27 marzo 2012 I compiti scritti di esame del prof. D. Galli propongono
C V. gas monoatomici 3 R/2 5 R/2 gas biatomici 5 R/2 7 R/2 gas pluriatomici 6 R/2 8 R/2
46 Tonzig La fisica del calore o 6 R/2 rispettivamente per i gas a molecola monoatomica, biatomica e pluriatomica. Per un gas perfetto, il calore molare a pressione costante si ottiene dal precedente aggiungendo
LEGGI DEI GAS / CALORI SPECIFICI. Introduzione 1
LEGGI DEI GAS / CALORI SPECIFICI Introduzione 1 1 - TRASFORMAZIONE ISOBARA (p = costante) LA PRESSIONE RIMANE COSTANTE DURANTE TUTTA LA TRASFORMAZIONE V/T = costante (m, p costanti) Q = m c p (Tf - Ti)
CALCOLO DELL'ENERGIA INTERNA
CALCOLO DELL'ENERGIA INTERNA Enrico Valenti Matricola 145442 29 novembre ore 10,30-12,30 ( trasformazione a temperatura costante ) U 0 = 0 J energia ( J ) p 0 = 1 bar pressione ( Pa ) T 0 = 273 K temperatura
LABORATORIO DI CHIMICA GENERALE E INORGANICA
UNIVERSITA DEGLI STUDI DI MILANO Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Corso di Laurea Triennale in Chimica CORSO DI: LABORATORIO DI CHIMICA GENERALE E INORGANICA Docente: Dr. Alessandro Caselli
I DIAGRAMMA DI MOLLIER E TABELLE DEL VAPOR D'ACQUA
I DIAGRAMMA DI MOLLIER E TABELLE DEL VAPOR D'ACQUA DIAGRAMMA DI MOLLIER DEL VAPORE D'ACQUA RAPPRESENTA I VALORI DELLE VARIABILI TERMODINAMICHE DEL VAPOR D'ACQUA IN UN PIANO h (ASSE Y) / s (ASSE X) h =
I FENOMENI TERMICI. I fenomeni termici Fisica Medica Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie. P.Montagna ott-07. pag.1
I FENOMENI TERMICI Temperatura Calore Trasformazioni termodinamiche Gas perfetti Temperatura assoluta Gas reali Principi della Termodinamica Trasmissione del calore Termoregolazione del corpo umano pag.1
Università telematica Guglielmo Marconi. Chimica
Università telematica Guglielmo Marconi Chimica 1 Termodinamica 1 Argomenti Nell unità didattica dedicata alla termodinamica verranno affrontati i seguenti argomenti: L energia interna di un sistema Le
LO STATO GASSOSO. Proprietà fisiche dei gas Leggi dei gas Legge dei gas ideali Teoria cinetico-molecolare dei gas Solubilità dei gas nei liquidi
LO STATO GASSOSO Proprietà fisiche dei gas Leggi dei gas Legge dei gas ideali Teoria cinetico-molecolare dei gas Solubilità dei gas nei liquidi STATO GASSOSO Un sistema gassoso è costituito da molecole
QUESITI DI FISICA RISOLTI A LEZIONE TERMODINAMICA
QUESITI DI FISICA RISOLTI A LEZIONE TERMODINAMICA Un recipiente contiene gas perfetto a 27 o C, che si espande raggiungendo il doppio del suo volume iniziale a pressione costante. La temperatura finale
Gas perfetti e sue variabili
Gas perfetti e sue variabili Un gas è detto perfetto quando: 1. è lontano dal punto di condensazione, e quindi è molto rarefatto 2. su di esso non agiscono forze esterne 3. gli urti tra le molecole del
Tecnologia Meccanica prof. Luigi Carrino. Diagrammi di stato
Diagrammi di stato Introduzione Fase: regione in un materiale che è diversa per struttura e funzione da altre regioni. Diagramma di stato: rappresenta le fasi presenti nel metallo in diverse condizioni
Corso di Studi di Fisica Corso di Chimica
Corso di Studi di Fisica Corso di Chimica Luigi Cerruti www.minerva.unito.it Lezioni 35-36 2010 Regola delle fasi di Gibbs Lo stato di un sistema fisico è definito quando si conoscono i valori di tutte
Impianti motori termici
Impianti motori termici Classificazione: impianto motore termico con turbina a vapore il fluido evolvente nell impianto è acqua in diversi stati di aggregazione impianto motore termico con turbina a gas
Ripetizioni Cagliari di Manuele Atzeni - 3497702002 - info@ripetizionicagliari.it
Calorimetria: soluzioni Problema di: Calorimetria - Q0001 Problema di: Calorimetria - Q0002 Scheda 8 Ripetizioni Cagliari di Manuele Atzeni - 3497702002 - info@ripetizionicagliari.it Testo [Q0001] Quanta
È una grandezza fisica FONDAMENTALE, SCALARE UNITÀ DI MISURA NEL S.I. : K (KELVIN)
È una grandezza fisica FONDAMENTALE, SCALARE UNITÀ DI MISURA NEL S.I. : K (KELVIN) È STRETTAMENTE LEGATA ALLA VELOCITÀ DI VIBRAZIONE DELLE MOLECOLE IN UN CORPO: SE LA TEMPERATURA DI UN CORPO AUMENTA LE
Esercizi e Problemi di Termodinamica.
Esercizi e Problemi di Termodinamica. Dr. Yves Gaspar March 18, 2009 1 Problemi sulla termologia e sull equilibrio termico. Problema 1. Un pezzetto di ghiaccio di massa m e alla temperatura di = 250K viene
Corso di Fisica Generale 1
Corso di Fisica Generale 1 corso di laurea in Ingegneria dell'automazione ed Ingegneria Informatica (A-C) 22 lezione (18 / 12 /2015) Dr. Laura VALORE Email : laura.valore@na.infn.it / laura.valore@unina.it
2014 2015 CCS - Biologia CCS - Fisica I gas e loro proprietà. I liquidi e loro proprietà
2014 2015 CCS - Biologia CCS - Fisica I gas e loro proprietà 1 I liquidi e loro proprietà 2 Proprietà Generali dei Gas I gas possono essere espansi all infinito. I gas occupano i loro contenitori uniformemente
Leggi dei gas. PV = n RT SISTEMI DI PARTICELLE NON INTERAGENTI. perché le forze tra le molecole sono differenti. Gas perfetti o gas ideali
Perché nelle stesse condizioni di temperatura e pressione sostanze differenti possono trovarsi in stati di aggregazione differenti? perché le forze tra le molecole sono differenti Da che cosa hanno origine
I GAS POSSONO ESSERE COMPRESSI.
I GAS Tutti i gas sono accomunati dalle seguenti proprietà: I GAS POSSONO ESSERE COMPRESSI. L aria compressa occupa un volume minore rispetto a quello occupato dall aria non compressa (Es. gomme dell auto
Cognome. Nome Classe 1^ VERIFICA DI CHIMICA Recupero trimestre Data NB troverai le soluzioni nel testo in grassetto o sottolineato
Cognome. Nome Classe 1^ ERIICA DI CHIMICA Recupero trimestre Data NB troverai le soluzioni nel testo in grassetto o sottolineato 1. Quale dei seguenti enunciati non descrive lo stato liquido? a) le particelle
'RPDQGHFRQFHWWXDOL Alcuni interrogativi su fenomeni fisici e chimici
,OPDWHULDOHGLGDWWLFRFKHVHJXHqVWDWRVFHOWRWUDGRWWRHDGDWWDWRGDO*UXSSRGLFKLPLFD GHOO,7,60DMRUDQDGL*UXJOLDVFR7RULQR0DUFR)DODVFD$QJHOR&LPHQLV3DROD&RVFLD /RUHGDQD$QJHOHUL$QWRQHOOD0DUWLQL'DULR*D]]ROD*UD]LD5L]]R*LXVL'L'LR
Temperatura e Calore
Temperatura e Calore 1 Temperatura e Calore Stati di Aggregazione Temperatura Scale Termometriche Dilatazione Termica Il Calore L Equilibrio Termico La Propagazione del Calore I Passaggi di Stato 2 Gli
Termodinamica degli stati: superficie caratteristica e piani termodinamici
Lezione n.4n (Modulo di Fisica ecnica) ermodinamica degli stati: superficie caratteristica e piani termodinamici Stati della materia Indice Regola delle fasi e postulato di stato Superficie caratteristica
Diagramma di fase f(p,v,t)=0
Diagramma di fase f(p,v,t)=0 Taglio P(V) (per diversi valori di T) Prospetto P(T) Prospetto P(T): variazione di volume alla fusione Congelando si contrae Es: anidride carbonica Congelando si espande
Temperatura e Calore
Temperatura e Calore La materia è un sistema fisico a molti corpi Gran numero di molecole (N A =6,02 10 23 ) interagenti tra loro Descrizione mediante grandezze macroscopiche (valori medi su un gran numero
FACOLTÀ DI INGEGNERIA. 2. Exergia. Roberto Lensi
Roberto Lensi 2. Exergia Pag. 1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PISA FACOLTÀ DI INGEGNERIA 2. Exergia Roberto Lensi DIPARTIMENTO DI ENERGETICA Anno Accademico 2002-03 Roberto Lensi 2. Exergia Pag. 2 REVERSIBILITÀ
Selezione test GIOCHI DELLA CHIMICA
Selezione test GIOCHI DELLA CHIMICA CLASSE A Velocità - Equilibrio - Energia Regionali 2010 36. Se il valore della costante di equilibrio di una reazione chimica diminuisce al crescere della temperatura,
Esercizi di fisica per Medicina C.Patrignani, Univ. Genova (rev: 9 Ottobre 2003) 1. Termodinamica
Esercizi di fisica per Medicina C.Patrignani, Univ. Genova (rev: 9 Ottobre 2003) 1 Termodinamica 1) In un recipiente di volume V = 20 l sono contenute 0.5 moli di N 2 (PM=28) alla temperatura di 27 0 C.
Passaggi di stato. Tecnologie di Chimica Applicata
Passaggi di stato Tecnologie di Chimica Applicata 1 DIAGRAMMI DI STATO I diagrammi di stato sono rappresentazioni grafiche delle fasi presenti in un sistema a diverse temperature, pressioni e composizioni.
Fisica Generale 1 per Chimica Formulario di Termodinamica e di Teoria Cinetica
Fisica Generale 1 per Chimica Formulario di Termodinamica e di Teoria Cinetica Termodinamica Equazione di Stato: p = pressione ; V = volume ; T = temperatura assoluta ; n = numero di moli ; R = costante
POMPA DI CALORE CICLO FRIGORIFERO A COMPRESSIONE DI VAPORE
POMPA DI CALORE CONDENSATORE = + L T = + L C ORGANO DI ESPANSIONE LIQUIDO COMPRESSORE T COND. E D T 1 VAPORE T EVAP. A B T 2 Schema a blocchi di una macchina frigorifera EVAPORATORE Dal punto di vista
p atm 1. V B ; 2. T B ; 3. W A B 4. il calore specifico a volume costante c V
1 Esercizio (tratto dal Problema 13.4 del Mazzoldi 2) Un gas ideale compie un espansione adiabatica contro la pressione atmosferica, dallo stato A di coordinate, T A, p A (tutte note, con p A > ) allo
Il vapor saturo e la sua pressione
Il vapor saturo e la sua pressione Evaporazione = fuga di molecole veloci dalla superficie di un liquido Alla temperatura T, energia cinetica di traslazione media 3/2 K B T Le molecole più veloci sfuggono
Termodinamica: legge zero e temperatura
Termodinamica: legge zero e temperatura Affrontiamo ora lo studio della termodinamica che prende in esame l analisi dell energia termica dei sistemi e di come tale energia possa essere scambiata, assorbita
13 La temperatura - 8. Il gas perfetto
La mole e l equazione del gas perfetto Tutto ciò che vediamo intorno a noi è composto di piccolissimi grani, che chiamiamo «molecole». Per esempio, il ghiaccio, l acqua liquida e il vapore acqueo sono
Capitolo 18 - Sistemi ad assorbimento
Appunti di Fisica Tecnica Capitolo 18 - Sistemi ad assorbimento Introduzione...1 Funzionamento di una macchina frigorifera ad assorbimento...2 Macchina ad acqua-bromuro di litio...4 Macchina ad acqua-ammoniaca...5
Bruno Jannamorelli, traduzione ed edizione critica La potenza motrice del fuoco di Sadi Carnot, Cuen 1996, pp. 19 e 20. 2
LA LEZIONE Lo studio di una macchina termica ideale [ ] Si può paragonare molto bene la potenza motrice del calore a quella di una cascata d acqua: entrambe hanno un massimo che non si può superare, qualunque
Proprieta meccaniche dei fluidi
Proprieta meccaniche dei fluidi 1. Definizione di fluido: liquido o gas 2. La pressione in un fluido 3. Equilibrio nei fluidi: legge di Stevino 4. Il Principio di Pascal 5. Il barometro di Torricelli 6.
Le Macchine Frigorifere. Termodinamica dell Ingegneria Chimica
Le Macchine Frigorifere Termodinamica dell Ingegneria Chimica 1 Le macchine frigorifere Le macchine refrigeranti realizzano il trasporto di calore da un ambiente freddo ad un ambiente utilizzando lavoro
L H 2 O nelle cellule vegetali e
L H 2 O nelle cellule vegetali e il suo trasporto nella pianta H 2 O 0.96 Å H O 105 H 2s 2 2p 4 tendenza all ibridizzazione sp 3 H δ+ O δ- δ+ 1.75 Å H legame idrogeno O δ- H H δ+ δ+ energia del legame
Tecniche di Analisi Termica e Diffrazione di Raggi X
ESERCITAZIONI DI CHIMICA FISICA A.A 2010/2011 I MODULO 6 crediti (Anna Corrias) Tecniche di Analisi Termica e Diffrazione di Raggi X Analisi Termica Cenni teorici Descrizione esperienze di laboratorio
Cambiamenti di stato
Cambiamenti di stato Equilibri tra le fasi: diagrammi di stato per un componente puro diagrammi di stato a due componenti 1 Equilibri tra fasi diverse fase 3 fase 1 fase 2 FASE: porzione di materia chimicamente
PASSAGGI DI STATO. sublimazione fusione ebollizione. solidificazione. condensazione. brinamento. Calore processi fisici endotermici ( H>0).
PASSAGGI DI STATO Calore processi fisici endotermici (H>0). sublimazione fusione ebollizione S solidificazione L condensazione V brinamento Scrittura in formule: - H 2 O (s) H 2 O (l) fusione - H 2 O (l)
Corso di Termodinamica Applicata Esercitazione n 2
Corso di Termodinamica Applicata Esercitazione n 2 13 maggio 2013 Indice Consegna 1 1 Dati ed Ipotesi 2 2 Soluzione e Risultati 5 3 Discussione dei Risultati 20 Consegna Si consideri un impianto di condizionamento
Lezione del 5/10/2010 ora 8:30-10:30. Giuseppe Miglino matr. 209769 Domenico Florio matr.
Giuseppe Miglino matr. 209769 Domenico Florio matr. Lezione del 5/10/2010 ora 8:30-10:30 INDICE della lezione del 5/10/2010 argomento: Essiccamento Introduzione 1 Il legame tra il grado igrometrico e il
PRODUZIONE, DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO ARIA COMPRESSA
PRODUZIONE, DISTRIBUZIONE E TRATTAMENTO ARIA COMPRESSA Comando pneumatico: è costituito da un insieme di tubazioni e valvole, percorse da aria compressa, che collegano una centrale di compressione ad una
3. Le Trasformazioni Termodinamiche
3. Le Trasformazioni Termodinamiche Lo stato termodinamico di un gas (perfetto) è determinato dalle sue variabili di stato: ressione, olume, Temperatura, n moli ffinché esse siano determinate è necessario
Acqua azzurra, acqua chiara. Istituto Comprensivo della Galilla Scuola Media Dessì - Ballao
Acqua azzurra, acqua chiara Istituto Comprensivo della Galilla Scuola Media Dessì - Ballao Proprietà fisiche Ecosistemi acquatici Origine della vita Ciclo dell acqua Acqua Scoperte Sensazioni Leggi La
SISTEMA BINARIO DI DUE LIQUIDI VOLATILI TOTALMENTE MISCIBILI che seguono Raoult
SISTEM INRIO DI DUE IQUIDI OTII MENTE MISCIII che seguono Raoult Consideriamo due liquidi e totalmente miscibili di composizione χ e χ presenti in un contenitore ad una certa temperatura T=T 1. o strato
CORRENTE ELETTRICA. La grandezza fisica che descrive la corrente elettrica è l intensità di corrente.
CORRENTE ELETTRICA Si definisce CORRENTE ELETTRICA un moto ordinato di cariche elettriche. Il moto ordinato è distinto dal moto termico, che è invece disordinato, ed è sovrapposto a questo. Il moto ordinato
CHIMICA. Una teoria è scientifica solo se è falsificabile (cioè se è possibile sperimentalmente smentire le sue previsioni)
CHIMICA SCIENZA SPERIMENTALE: cioè si basa sul metodo sperimentale (Galileo è il precursore). Osservazione dei fenomeni (raccolta e interpretazioni dati) Formulazione ipotesi Verifica sperimentale (eventualmente
Capitolo 1 ( Cenni di chimica/fisica di base ) Pressione
PRESSIONE: La pressione è una grandezza fisica, definita come il rapporto tra la forza agente ortogonalmente 1 su una superficie e la superficie stessa. Il suo opposto (una pressione con verso opposto)
LE LEGGI DEI GAS. Dalle prime teorie cinetiche dei gas simulazioni della dinamica molecolare. Lezioni d'autore
LE LEGGI DEI GAS Dalle prime teorie cinetiche dei gas simulazioni della dinamica molecolare. Lezioni d'autore alle Un video : Clic Un altro video : Clic Un altro video (in inglese): Clic Richiami sulle
Classificazione della materia: Sostanze pure e miscugli
Classificazione della materia: Sostanze pure e miscugli la composizione e quindi le proprietà intensive sono le stesse in ogni parte del sistema La composizione e le proprietà intensive variano da una
Termodinamica. Sistema termodinamico. Piano di Clapeyron. Sistema termodinamico. Esempio. Cosa è la termodinamica? TERMODINAMICA
Termodinamica TERMODINAMICA Cosa è la termodinamica? La termodinamica studia la conversione del calore in lavoro meccanico Prof Crosetto Silvio 2 Prof Crosetto Silvio Il motore dell automobile trasforma
CALCOLO DEL VOLUME DI GAS NECESSARIO PER IL LAVAGGIO DEI FORNI AD ATMOSFERA CONTROLLATA
CALCOLO DEL VOLUME DI GAS NECESSARIO PER IL LAVAGGIO DEI FORNI AD ATMOSFERA CONTROLLATA Elio Gianotti. Trattamenti Termici Ferioli & Gianotti. Rivoli To Una domanda, peraltro molto semplice, che può però
Che cosa è la materia?
Che cosa è la materia? Tutti gli oggetti e le sostanze che ci stanno intorno sono costituite da materia. Ma che cosa è la materia? Il banco, la cattedra occupano uno spazio nell aula a causa del loro volume,
I TEST DI CHIMICA - INGEGNERIA DELL INFORMAZIONE AA 04/05
I TEST DI CHIMICA - INGEGNERIA DELL INFORMAZIONE AA 04/05 COGNOME E NOME: 1. Br 1 si è trasformato in Br +3 in una reazione in cui lo ione bromuro: A) ha acquistato 3 elettroni B) ha ceduto 4 elettroni
Calcolo di integrali
7 Maggio 2012 - Lab. di Complementi di Matematica e Calcolo Numerico Calcolo di integrali Indice 1 Teoria cinetica dei gas: la distribuzione delle velocità di Maxwell [1] 1 2 Lavoro associato a una trasformazione
Proprietà volumetriche delle sostanze pure. Principi di Ingegneria Chimica Ambientale
Proprietà volumetriche delle sostanze pure Principi di Ingegneria Chimica Ambientale le fasi di una specie pura Una sostanza la cui composizione chimica non varia in tutta la massa presa in considerazione
Operazioni Unitarie della Tecnologia Alimentare
Docente Dott.ssa Teresa De Pilli Tel. 0881/589245 e-mail e t.depilli@unifg.it Corso di Operazioni Unitarie della Tecnologia Alimentare DISTILLAZIONE La distillazione è l operazione unitaria che permette
Fisiologia della Respirazione 1.Introduzione-Leggi dei Gas. FGE aa.2015-16
Fisiologia della Respirazione 1.Introduzione-Leggi dei Gas FGE aa.2015-16 Obiettivi Trasporto ventilatorio convettivo dei gas integrato con trasporto convettivo circolatorio e respirazione cellulare Cenni
TEORIA CINETICA DEI GAS
TEORIA CINETICA DEI GAS La teoria cinetica dei gas è corrispondente con, e infatti prevede, le proprietà dei gas. Nella materia gassosa, gli atomi o le molecole sono separati da grandi distanze e sono
Gas reali. Gas reali Equazione di van der Waals Diagrammi di fase Equazione di Clapeyron Tensione di vapore Umidità relativa
Gas reali Gas reali Equazione di van der Waals Diagrammi di fase Equazione di Clapeyron Tensione di vapore Umidità relativa 1 Gas reali Il gas perfetto è descritto dall equazione di stato PV=nRT che lega
Capitolo 10 Il primo principio 113
Capitolo 10 Il primo principio 113 QUESITI E PROBLEMI 1 Tenuto conto che, quando il volume di un gas reale subisce l incremento dv, il lavoro compiuto dalle forze intermolecolari di coesione è L = n 2
PINCH TECHNOLOGY. Il target può essere: minima area degli scambiatori minimo consumo di energia minimo costo annuo totale
PINCH TECHNOLOGY Obiettivo => ottimizzare i flussi energetici nel sistema i.e. trovare la migliore disposizione degli scambiatori di calore (energia) necessari per ottenere le temperature finali richieste.
La fisica di Feynmann Termodinamica
La fisica di Feynmann Termodinamica 3.1 TEORIA CINETICA Teoria cinetica dei gas Pressione Lavoro per comprimere un gas Compressione adiabatica Compressione della radiazione Temperatura Energia cinetica
LA MOLE : UN UNITA DI MISURA FONDAMENTALE PER LA CHIMICA
LA MOLE : UN UNITA DI MISURA FONDAMENTALE PER LA CHIMICA Poiché è impossibile contare o pesare gli atomi o le molecole che formano una qualsiasi sostanza chimica, si ricorre alla grandezza detta quantità
IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE: TERMODINAMICA DEI CICLI FRIGORIFERI AD ARIA ED ACQUA. Ing. Attilio Pianese (commissione Energia e Impianti)
IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE: TERMODINAMICA DEI CICLI FRIGORIFERI AD ARIA ED ACQUA Ing. Attilio Pianese (commissione Energia e Impianti) SCOPO DEGLI IMPIANTI DI CONDIZIONAMENTO Gli impianti di condizionamento
LA MATERIA ED I SUOI STATI
LA MATERIA ED I SUOI STATI GAS COMPOSIZIONE DELL ARIA 1. I gas ideali e la teoria cineticomolecolare Nel modello del gas ideale le particelle 1. l energia cinetica media delle particelle è proporzionale