SOSTANZA PURA SISTEMA SEMPLICE
|
|
- Alina Lazzari
- 7 anni fa
- Visualizzazioni
Transcript
1 SOSTANZA PURA Un sistema si dice costituito da una sostanza pura se in esso è presente una sostanza di composizione chimica fissata: essa può presentarsi in differenti stati di aggregazione fisica ovvero solido, liquido, aeriforme. Ciascuno degli stati di aggregazione è detto FASE. FASE Con riferimento ad una sostanza pura, la fase è l insieme di tutte le parti omogenee del sistema aventi lo stesso stato intensivo. Sebbene pressione e temperatura siano uniformi in un sistema a più fasi, tutte le proprietà specifiche cambiano con discontinuità attraversando il confine che limita due qualsiasi delle fasi presenti. SISTEMA SEMPLICE Il sistema semplice è costituito da una sostanza pura il cui stato intensivo sia individuato da due proprietà interne intensive indipendenti. Il sistema semplice comprimibile o sistema p,v,t è detto così quando il suo stato intensivo è descrivibile con le proprietà pressione, volume specifico e temperatura, due delle quali saranno considerate indipendenti.
2 REGOLA DELLE FASI O DI GIBBS Per una sostanza pura (ad un solo componente) vale la seguente regola: V=3-F dove con F si è indicato il numero delle fasi coesistenti in equilibrio e con V, detta varianza, il numero delle possibili variazioni, tra p e T, tali che F non cambi. SISTEMA COSTITUITO DA UN UNICA UNICA FASE E E BIVARIANTE V=3-1=2 ovvero è possibile variare pressione e temperatura senza mutare il numero di fasi presenti. SISTEMA COSTITUITO DA DUE FASI E E MONOVARIANTE V=3-2=1 ovvero è possibile variare solo una tra pressione e temperatura affinchè due fasi coesistano in equilibrio. SISTEMA INVARIANTE O SISTEMA AL PUNTO TRIPLO. V=3-3=0 ovvero in tale sistema sono presenti in equilibrio tre fasi, per cui una qualunque variazione di p o di T comporterebbe la scomparsa di almeno una fase. Il punto triplo è dunque per definizione quel punto di coesistenza di tutte e tre gli stati di aggregazione in cui il sistema è invariante.
3 POSTULATO Per un sistema p,v,t ad un solo componente, gli stati di equilibrio possono essere rappresentati da una superficie detta caratteristica in uno spazio a tre dimensioni. f ( v, p, T ) = 0 Per una sostanza pura che possiede una sola fase solida e che è caratterizzata da un volume specifico del liquido maggiore di quello del solido. Ciò si verifica in quasi tutte le sostanze pure ad eccezione dell acqua che solidificando espande.
4 Esaminiamo il comportamento di una sostanza pura Si consideri una massa unitaria di sostanza pura in fase solida contenuta in un sistema pistone cilindro. Si supponga che la trasformazione sia internamente reversibile. Essendo la trasformazione isobara, dalla prima legge segue che il calore ceduto al sistema è pari all incremento di entalpia. dh = δq + (pdv δl) + vdp dh = δq L incremento di entalpia si manifesta con un aumento della temperatura e del volume: avviene una piccola dilatazione dovuta al riscaldamento. Se si continua a somministrare calore, ha inizio il processo di FUSIONE (il processo inverso è detto di SOLIDIFICAZIONE): si manifesta la fase liquida e contemporaneamente si nota che la temperatura resta costante. Il sistema in queste condizioni è detto BIFASICO.
5 All interno del sistema bifasico pressione e temperatura restano uniformi, ma le altre proprietà specifiche presentano discontinuità passando da una fase all altra. Se si continua a somministrare calore, la massa della fase liquida continua ad aumentare fino alla completa scomparsa della massa in fase solida. La quantità di calore necessaria al completo cambiamento di fase solida in liquida è una misura dell ENTALPIA DI FUSIONE che può essere vista come somma della variazione di energia interna e del lavoro di variazione di volume scambiato con l ambiente. Cosa accade se si continua a somministrare calore? Si passerà dalla fase liquida alla fase gassosa attraverso il processo di EVAPORAZIONE ( il processo inverso è detto LIQUEFAZIONE)che vede la coesistenza delle due fasi, liquida e gassosa. Anche durante tale processo p e T sono costanti.
6 Se si continua a somministrare calore, la massa della fase gassosa continua ad aumentare fino alla completa scomparsa della massa in fase liquida. Quando la sostanza è tutta in fase gassosa il suo volume è notevolmente maggiore di quello della fase liquida. L esperimento può essere ripetuto per differenti valori di pressione: si osserva che i passaggi di fase solido-liquido, liquido-aeriforme avvengono a temperature differenti: esiste una corrispondenza biunivoca tra pressione e temperatura in un sistema bifasico in equilibrio.
7 TERMODINAMICA DEGLI STATI Passaggio di fase
8 TERMODINAMICA DEGLI STATI compare la fase compare sistema: aeriforme la fase sistema: t in equilibrio sistema: liquida kg di con in equilibrio 1 ripercorriamo kg di la con la sostanza 1 fase kg di liquida sostanza pura sostanza fase in pura somministriamo solida la pura trasformazione in fase fase solida fase aeriforme liquida calore dopo aver a aumentato la pressione pressione costante v
9 TERMODINAMICA DEGLI STATI se la pressione è maggiore della pressione del punto critico non c è il passaggio di fase t Acqua T c =373 C p c =22 MPa punto critico volume specifico fase liquida punto triplo Acqua T t =0 C p t =0,6 kpa volume specifico fase aeriforme se la pressione è minore della pressione del punto triplo c è il passaggio di fase solido-aeriforme v
10 TERMODINAMICA DEGLI STATI pressione critica solido liquido solidoaeriforme liquidoaeriforme aeriforme p temperatura critica solidoliquido v T temperatura pressione tripla
11 TERMODINAMICA DEGLI STATI p v T p p v T
12 SUPERFICIE CARATTERISTICA per una sostanza pura che possiede una sola fase solida ed è caratterizzata da un v liquido >v solido : f(p,v,t)=0 mc = curva limite inferiore o linea del liquido saturo nc = curva limite superiore o linea delvapore saturo Un sistema plurifasico in equilibrio è detto saturo In corrispondenza del punto critico si annullano le differenze tra i valori delle proprietà specifiche relative alle due fasi.
13 abcdef rappresentano gli stati termodinamici relativi al riscaldamento isobarico alla pressione p a. ghil sono gli stati termodinamici relativi alla compressione isoterma dell aeriforme: essendo T g <T c, la compressione causa il passaggio di fase gas-liquido Liquido sottoraffreddato o compresso: stati il cui punto rappresentativo è alla sinistra della curva limite inferiore; Liquido saturo: stati il cui punto rappresentativo è sulla curva limite inferiore; Vapore saturo:stati il cui punto rappresentativo tra la curva limite inferiore e la curva limite superiore (stati interni alla regione bifasica); Vapore saturo secco: stati il cui punto rappresentativo sulla curva limite superiore; Vapore surriscaldato: stati il cui punto rappresentativo è tra la curva limite superiore e l isoterma critica;
14 N.B. Nelle regioni monofasiche lo stato è univocamente determinato dalla conoscenza di una qualsiasi coppia di coordinate tra p, v e T in quanto sono tra loro indipendenti. Nelle regioni bifasiche p e T sono tra loro dipendenti, per cui fissata T, ad esempio, in corrispondenza di un solo valore di p possono coesistere due fasi. La coppia individua il segmento luogo degli infiniti stati di equilibrio per la miscela (settori cilindrici con generatrice parallela all asse dei volumi specifici). E dunque necessario conoscere il valore di una terza proprietà termodinamica per l individuazione dello stato del sistema. Lo stato triplo è caratterizzato da un unica coppia di valori pt dipendenti tra loro solo per la composizione chimica. Per sostanza di lavoro acqua: p T =6, T T =273,13K
15 a: condizione di solido; b: condizione di liquido; c: condizione di gas; a-b: solido-liquido; b-c: liquido-gas; a-c: solido-gas Il triangolo abc è su di un piano ortogonale all asse delle pressioni e lo interseca per un valore pari alla pressione tripla della sostanza.
16 SUPERFICIE CARATTERISTICA per l acqua un v liquido <v solido : f(p,v,t)=0 Presenta una differente disposizione delle regioni bifasiche
17 Proiezione della superficie caratteristica sul diagramma p-t p T o di fase: Le proiezioni delle regioni bifasiche sono delle linee e la loro linea in comune è rappresentata dal punto triplo, le regioni monofasiche sono rappresentate da aree. La superficie caratteristica è proiettata sul piano pt: La linea comune alle tre regioni bifasiche si proietta in un solo punto detto PUNTO TRIPLO T. AT è la curva di SUBLIMAZIONE o CONDENSAZIONE; BT è la curva di FUSIONE o SOLIDIFICAZIONE che in genere ha pendenza positiva, con l unica eccezione per sostanze come l acqua che solidificando si espandono; CT è la curva di EVAPORAZIONE o CONDENSAZIONE (di importanza applicativa). Sebbene non sempre la conoscenza di entrambe le proprietà termodinamiche intensive, pressione e temperatura, permettano l individuazione l dello stato termodinamico del sistema, la loro conoscenza darà sempre la possibilità di individuarne la fase o le fasi presenti. (d) liquido sottoraffreddato o compresso; stato raggiungibile mediante un raffreddamento isobarico dallo stato di vapore saturo secco ( f ) o mediante una compressione isoterma dallo stato di liquido saturo ( c ) ( f ) vapore saturo secco; ( e ) liquido saturo; ( g ) vapore surriscaldato; stato raggiungibile mediante un riscaldamento isobarico dallo stato di vapore saturo secco (f ).
18 TERMODINAMICA DEGLI STATI T > T c gas il metano, l aria l e l ossigeno, in condizione ambiente, sono in fase gassosa sostanza metano acqua aria ossigeno propano T c [ C]
19 TERMODINAMICA DEGLI STATI acqua t = 100 C p = 10 bar liquido T acqua < T c t = 100 C p = 0,1 bar aeriforme acqua t = 100 C p = 1 bar liquido- Quando la temperatura aeriforme della sostanza è inferiore alla sua temperatura critica può presentarsi in diverse fasi a seconda del valore della pressione liquido aeriforme liquido-aeriforme
20 TERMODINAMICA DEGLI STATI acqua alla pressione p ambiente = 101 al livello kpadel t = 100 C mare bolle alla temperatura di 100 C acqua alla pressione ambiente in montagna p bolle = 85 alla temperatura kpa t = 95 C di 95 C acqua in una pentola chiusa alla pressione di 2 bar bolle alla p = 200 kpa t = 120 C temperatura di 120 C
21 TERMODINAMICA DEGLI STATI per L acqua ogni bolle sostanza a temperatura pura esiste un legame diversa monotono a seconda crescente della tra pressione pressione e temperatura durante il passaggio di fase
22 TERMODINAMICA DEGLI STATI p t
23 TERMODINAMICA DEGLI STATI Individuazione della fase assegnate due proprietà intensive T A < T sat (p A ) liquido sottoraffreddato T A > T sat (p A ) vapore surriscaldato T A = T sat (p A ) vapore saturo p se la temperatura assegnata T A è se uguale la temperatura a quella di assegnata saturazione T A èt sat minore la di sostanza quella èdi saturazione vapore saturo T la sostanza è liquido sottoraffreddato liquido sottoraffreddato A A A p A T A vapore surriscaldato T sat data la pressione p A si legge a quale temperatura c è il passaggio di fase T sat se la temperatura assegnata T A è maggiore di quella di Tsaturazione A T T sat la sostanza è vapore surriscaldato
24 TERMODINAMICA DEGLI STATI p A > p sat (t A ) Individuazione della fase assegnate due proprietà intensive liquido sottoraffreddato p p A liquido sottoraffreddato A A data la temperatura T A si legge a quale pressione c è il passaggio di fase p sat p A < p sat (t A ) p sat A vapore surriscaldato vapore surriscaldato p A = p sat (t A ) vapore saturo se la pressione p A assegnata p A è maggiore di quella di saturazione p sat la sostanza è liquido sottoraffreddato se la pressione assegnata p A è uguale a quella di T saturazione p sat A la sostanza è vapore saturo se la pressione assegnata p A è minore di quella di saturazione T p sat la sostanza è vapore surriscaldato
25 Proiezione della superficie caratteristica sul diagramma p-v: p le regioni bifasiche e quelle monofasiche si proiettano in tale piano come aree, la linea in comune delle tre zone bifasiche è proiettata nella linea mn (degli stati tripli). La superficie caratteristica è proiettata sul piano pv: abcdef riscaldamento isobarico; ghil compressione isoterma. Zona di vapore saturo è quella tra le due curve limiti e dalla linea del punto triplo (mn). Nella zona al di sotto della campana, del vapore saturo, p e T sono tra loro dipendenti, per cui la loro conoscenza consente di individuare su tale piano un segmento (de) corrispondente ad infiniti stati aventi eguale p e T, ma differenti proprietà specifiche.
26 Proiezione della superficie caratteristica sul diagramma p-v: p La conoscenza di v e p(e quindi della T corrispondente) identifica lo stato di un vapore saturo: il volume specifico della miscela può essere considerato come la media pesata dei volumi specifici delle singole fasi in equilibrio. Si definisce una nuova proprietà, il titolo x, che esprime la composizione massica della miscela: v = V m l l + V + m = mlvl m l + + m m v x = m l m + m
27 Proiezione della superficie caratteristica sul diagramma p-v: p Il titolo è una grandezza adimensionale che può assumere valori compresi tra 0 ed 1: v = ( 1 x) v + xv = v + x( v v ) l x x = = m l m + ( v v ) ( v v ) Per un vapore saturo esiste una corrispondenza biunivoca tra v ed x: lo stato può essere caratterizzato dalla coppia (p,x) o (T,x). m l l l l Per x=0 v=v l Per x=1 v=v cioè siamo sulla curva limite inferiore. cioè siamo sulla curva limite superiore. Per 0<x<1 siamo sotto la curva a campana. Il luogo dei punti con egual titolo definisce le curve isotitoloconvergenti tutte nel punto critico.
28 Proiezione della superficie caratteristica sul diagramma T-s per una sostanza pura con una sola fase solida che fondendo espande s = S m l l + + S m = m l ml + m s l + m l m + m s = = ( 1 x) sl + xs a-b isoterma del punto triplo: essa delimita la zona bifasica liquido-aeriforme con le curve limiti; Dalla conoscenza di s e T(e quindi della p corrispondente) è possibile determinare i valori dell entropia specifica del liquido saturo e del vapore saturo secco, dunque del titolo della miscela.
29 L area sottesa ad una trasformazione internamente reversibile sul piano Ts rappresenta la quantità di energia specifica scambiata nel modo calore: l area sottesa al tratto di isobara-isoterma tra le curve limiti rappresenta l entalpia di fusione. Poiché le proprietà della sostanza in fase liquida sono poco sensibili alla variazione di pressione, le isobare si addensano sulla curva limite inferiore: in due stati di equilibrio caratterizzati dalla stessa T e da p differenti i valori delle entropie specifiche di fatto coincidono. La regione del liquido è praticamente coincidente con la curva limite inferiore. T s = T p c p Valutazione della pendenza di un isobara: curva monotonicamente crescente con concavità rivolta verso l asse positivo della temperatura. Se ci spostiamo lungo un isobara (f-h) verso valori crescenti di T si nota un aumento della pendenza della curva in quanto è trascurabile la variazione di c p rispetto alla variazione di T. La sottotangente (g-h)rappresenta il c p in quel punto. L isobara critica ha un flesso orizzontale in corrispondenza del punto critico che coincide con il massimo della curva a-c-b.
30 Per un generico stato l isocora e l isobara ad esso relative (f) sono tali che la pendenza della prima è sempre maggiore della pendenza della seconda: T s v = T c v La sottotangente intercettata dalla tangente nel punto considerato rappresenta il c v in quel punto. Nel piano Ts le derivate delle isobare e delle isocoe presentano una discontinuità in corrispondenza della curva limite superiore. c p > c v valida per tutte le sostanze pure T s v > T s p Dalle relazioni di Gibbs segue che le aree sottese da isocore e isobare rappresentano rispettivamente le variazioni di energia interna e di entalpia specifica. Si riporta il diagramma Ts per l aria: lo stato di riferimento scelto è T=0 C, p=1atm; per tale stato si ritiene arbitrariamente h=s=0.
31 Proiezione della superficie caratteristica sul diagramma h-s h s (Mollier( Mollier) Usato per il calcolo delle proprietà nei cicli diretti dh = c p (T)dT Nella regione bifasica le isobare-isoterme hannno un andamento lineare: Dalla II equazione di Gibbs si deduce che spostandosi lungo un isoentalpica verso s crescenti, la p decresce. h s h s p p= p = T c = T c L isobara d-e ha pendenza maggiore della a-b; si noti che la temperatura di saturazione corrispondente alla pressione relativa alla curva d-e è maggiore di quella corrispondente alla curva a-b. Si deduce che il punto critico non è il massimo della curva a-c-b. In corrispondenza della curva limite superiore al diminuire di p le isoterme tendono a diventare orizzontali: per i gas ideali è h=h(t) Le curve a titolo costante individuano sulle isoterme segmenti proporzionali ad (x-1) ed x. Percorrendo le isobare nel verso delle T crescenti la pendenza va aumentando:le isobare presentano la concavità rivolta verso l asse positivo dell entalpia. Si riporta il diagramma di Mollier per l acqua: lo stato di riferimento è quello in cui si ha solo liquido saturo al punto triplo; si ritiene arbitrariamente h=s=0.
32 Proiezione della superficie caratteristica sul diagramma p-s p s per una sostanza pura Usato per il calcolo delle proprietà nei cicli inversi Le isoterme hanno un andamento praticamente orizzontale nella zona dei liquidi: la dipendenza dell entalpia di un liquido dalla pressione è praticamente trascurabile. Nella zona del vapore surriscaldato assume invece una pendenza negativa e tende a diventare verticale nel campo delle basse pressioni: l entalpia di un aeriforme a bassa p è funzione solo di T. La lunghezza del tratto di isobara nelle miscele bifasiche rappresenta l entalpia di fusione a quella pressione di saturazione: al crescere di p la lunghezza dei segmenti diminuisce. Le isoentropiche hanno in ciascun punto pendenza pari alla densità nel punto stesso: dalla II eq. Di Gibbs p h s = 1 v Le isoentropiche hanno un andamento praticamente lineare nella zona dei liquidi e assumono una pendenza via via decrescente nel passaggio dalla zona bifasica a quella del vapore surriscaldato. Si riporta il diagramma ph per il Freon-12: lo stato di riferimento è quello individuato da T= - 40 C e p = MPa; si ritiene arbitrariamente h=s=0.
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
DettagliTermodinamica degli stati:
Lezione n.6n () Termodinamica degli stati: Equazioni caratteristiche Indice Individuazione dello stato termodinamico Modello termodinamico di solido e di liquido Equazioni del liquido-vapore saturo Modello
DettagliDIAGRAMMA DI MOLLIER TABELLE DEL VAPOR D'ACQUA
DIAGRAMMA DI MOLLIER TABELLE DEL VAPOR D'ACQUA 1 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 = ENTALPIA
DettagliStati della materia. Una sostanza pura è una sostanza la cui composizione chimica non varia. Ossigeno. Acqua. Aria
1. Una sostanza pura non deve necessariamente essere composta da un unico elemento chimico. 2. Anche una miscela di più sostanze può essere considerata una sostanza pura purchè abbia una composizione chimica
Dettaglinumero 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
DettagliUniversità Politecnica delle Marche
Facoltà di Ingegneria corso di laurea triennale in Ingegneria Meccanica corso di FISICA TECNICA (M/Z) prof. ing. Francesco Corvaro A.A. 2014/2015 lezione n. 2 TDA- PROPRIETA La TERMODINAMICA DEGLI STATI
DettagliUn sistema è una porzione delimitata di materia.
1. La materia e le sue caratteristiche Un sistema è una porzione delimitata di materia. 1. La materia e le sue caratteristiche Gli stati fisici in cui la materia si può trovare sono: solido; liquido; aeriforme.
DettagliLe sostanze. Liquido volume propri, forma dell oggetto che contiene
Le sostanze NaCl Solido forma e volume propri Na Cl δ- H 2 O δ+ H Liquido volume propri, forma dell oggetto che contiene 1 Aeriforme né forma né volume proprio gli stati di equilibrio della sostanza e
DettagliPASSAGGI 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)
DettagliPROPRIETA TERMOFISICHE DELLE SOSTANZE
CAPITOLO SETTIMO PROPRIETA TERMOFISICHE DELLE SOSTANZE Sostanze che compongono un sistema termodinamico Un sistema termodinamico può essere composto nei modi più disparati, ma è chiaro che le difficoltà,
DettagliH - STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA
H - STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA SOLIDO LIQUIDO AERIFORME STATO SOLIDO LA MATERIA E' COSTITUITA DA MOLECOLE MOLTO VICINE TRA LORO, DISPOSTE IN RETICOLI ORDINATI
DettagliLa Termodinamica è la disciplina che si occupa dello studio degli scambi di energia e di materia nei processi fisici e chimici
La Termodinamica è la disciplina che si occupa dello studio degli scambi di energia e di materia nei processi fisici e chimici Materia = tutto ciò che possiede una massa ed occupa uno spazio Energia =
DettagliSommario delle lezione17. Diagrammi di stato
Sommario delle lezione17 Diagrammi di stato Liquidi e solidi Non esiste una equazione di stato, come nel caso dei gas. Nei liquidi e nei solidi le molecole sono molto più vicine tra loro; le forze intermolecolari,
DettagliEnergia di Gibbs. introduciamo una nuova funzione termodinamica così definita. energia di Gibbs ( energia libera)
a, costanti Energia di Gibbs dh ds 0 dh ds 0 introduciamo una nuova funzione termodinamica così definita G = H S energia di Gibbs ( energia libera) Se lo stato del sistema cambia e è costante allora la
DettagliDiagramma 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
DettagliTermodinamica e laboratorio A.A
Termodinamica e laboratorio A.A. 2008-2009 II - Transizioni e Diagrammi di fase (fenomenologia) Questi Appunti-Parte II sono dedicati alla trattazione delle transizioni di fase e quindi dei diagrammi di
DettagliCorso di Laurea in Ing. Gestionale ESERCIZI DI TERMODINAMICA PER IL CORSO DI FISICA TECNICA
Corso di laurea in Ingegneria Gestionale Aggiornato a ottobre 2016 Corso di Laurea in Ing. Gestionale ESERCIZI DI TERMODINAMICA PER IL CORSO DI FISICA TECNICA 1. TERMODINAMICA DEGLI STATI 2. SISTEMI CHIUSI
DettagliI Test di Autovalutazione... 2 Esiti I Test... 4 Statistiche per domanda I Test... 4 II Test di Autovalutazione... 5 Esiti II Test...
I Test di Autovalutazione... 2 Esiti I Test... 4 Statistiche per domanda I Test... 4 II Test di Autovalutazione... 5 Esiti II Test... 7 Statistiche per domanda II Test... 7 III Test di Autovalutazione...
DettagliCorso di Meccanica, Macchine e Impianti Termici CAPITOLO 5 TERMODINAMICA
Anno Scolastico 2009/2010 Corso di Meccanica, Macchine e Impianti Termici CAPITOLO 5 TERMODINAMICA Prof. Matteo Intermite 1 5.1 LEGGE DEI GAS I gas sono delle sostanze che in determinate condizioni di
Dettaglidelle curve isoterme dell anidride carbonica
COMPORTAMENTO DEI GAS REALI l andamento delle curve isoterme dell anidride carbonica mostra che: a temperature elevate le isoterme assomigliano a quelle di un gas perfetto Diagramma di Andrews a temperature
DettagliDIAGRAMMI DI STATO. Una singola fase ha in ogni sua parte un identico comportamento se sottoposta a sollecitazioni fisiche o chimiche
DIAGRAMMI DI STATO Sono grafici che descrivono il numero delle fasi presenti in un sistema all equilibrio, la loro composizione chimica e la quantita relativa di ciascuna di esse, in funzione di alcuni
Dettaglidelle curve isoterme dell anidride carbonica
COMPORTAMENTO DEI GAS REALI l andamento delle curve isoterme dell anidride carbonica mostra che: a temperature elevate le isoterme assomigliano a quelle di un gas perfetto Diagramma di Andrews a temperature
DettagliGli stati di aggregazione della materia
Lezione X - 20/03/2003 ora 8:30-10:30 - Stati fisici della materia, strumenti e Legge di Dalton - Originale di Daniele Bolletta e Carlo Chiari Gli stati di aggregazione della materia La materia che ci
DettagliSTATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA E PROPRIETÀ DEI FLUIDI
STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA E PROPRIETÀ DEI FLUIDI 14/01/2014 2 Una porzione di materia costituita da una sostanza la cui composizione chimica non varia da un punto all altro si dice costituita
DettagliPrimo Principio della termodinamica
Primo Principio della termodinamica 1 FORME DI ENERGIA Esistono diverse forme di energia In un sistema la somma di tutte le forme di energia è detta energia totale E del sistema. La Termodinamica studia
DettagliTRASFORMAZIONI PSICROMETRICHE
TRASFORMAZIONI PSICROMETRICHE Proprietà dell aria umida Si definisce: Temperatura di bulbo asciutto T ba la temperatura della miscela di aria umida misurata da un termometro dotato di un sistema di schermatura
DettagliIndice delle lezioni (Prof. Marchesi)
Lezione numero 1 Lezione numero 2 Lezione numero 3 Lezione numero 4 Lezione numero 5 Lezione numero 6 Lezione numero 7 Indice delle lezioni Introduzione al corso. Sistemi termodinamici. Pareti. La natura
DettagliPRIMI ELEMENTI DI TERMODINAMICA. La termodinamica studia le leggi con cui i sistemi scambiano (cedono e ricevono) energia con l ambiente.
PRIMI ELEMENTI DI TERMODINAMICA Un sistema è un insieme di corpi che possiamo immaginare avvolti da una superficie chiusa, ma permeabile alla materia e all energia. L ambiente è tutto ciò che si trova
DettagliCorso 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
DettagliStati di aggregazione della materia, la pressione e i fluidi in quiete
Stati di aggregazione della materia, la pressione e i fluidi in quiete Una porzione di materia costituita da una sostanza la cui composizione chimica non varia da un punto all altro si dice costituita
DettagliProprietà volumetriche delle sostanze pure. Termodinamica dell Ingegneria Chimica
Proprietà volumetriche delle sostanze pure Termodinamica dell Ingegneria Chimica le fasi di una specie pura Una sostanza la cui composizione chimica non varia in tutta la massa presa in considerazione
DettagliTERMODINAMICA. Studia le trasformazioni dei sistemi in relazione agli scambi di calore e lavoro. GENERALITÀ SUI SISTEMI TERMODINAMICI
TERMODINAMICA Termodinamica: scienza che studia le proprietà e il comportamento dei sistemi, la loro evoluzione e interazione con l'ambiente esterno che li circonda. Studia le trasformazioni dei sistemi
Dettagli14. Transizioni di Fase_a.a. 2009/2010 TRANSIZIONI DI FASE
TRANSIZIONI DI FASE Fase: qualsiasi parte di un sistema omogenea, di composizione chimica costante e in un determinato stato fisico. Una fase può avere le stesse variabili intensive (P, T etc) ma ha diverse
DettagliCorso di Fisica Tecnica Ambientale. Introduzione alla Termodinamica: terminologia
Introduzione alla Termodinamica: terminologia Termodinamica La Termodinamica è la scienza che studia le modificazioni subite da un sistema in conseguenza del trasferimento di energia principalmente sotto
DettagliGAS IDEALI E REALI. Prendiamo ora in considerazione un sistema particolare termodinamico: il gas. Un gas è un fluido con le seguenti caratteristiche:
GAS IDEALI E REALI Gas ideale. Prendiamo ora in considerazione un sistema particolare termodinamico: il gas. Un gas è un fluido con le seguenti caratteristiche: - non ha forma, ne volume proprio; - e comprimibile.
DettagliCambiamenti 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
DettagliTermodinamica. Marcello Borromeo corso di Fisica per Farmacia - Anno Accademico
Termodinamica Studia sistemi estesi caratterizzati da pressione, volume e temperatura Si basa sulla definizione della temperatura e su tre principi Il primo principio riguarda la conservazione dell energia
DettagliGLI 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
DettagliProprietà dei materiali
Capacità termica Termiche Conducibilità termica Coefficiente di dilatazione Resistenza allo shock termico Temperatura di cambio di fase Capacità termica Si definisce Capacità termica di un materiale la
DettagliLo stato liquido: il modello
Lo stato liquido: il modello lemolecolesonoin moto perpetuo e casuale(moto Browniano) l'energia del moto: è dello stesso ordine di grandezza dell'energia di interazione tra le molecole dipende dalla temperatura(agitazione
DettagliEventuale post-riscaldamento se la necessitàdi deumidificazione ha comportato una diminuzione eccessiva di temperatura
La scelta delle condizioni termoigrometriche di immissione in Ideve essere fatta in modo tale da compensare le qt e gli apporti di mv. Si utilizza ti pari a 30-35 C. Cmq in modo da avere nell embinete
DettagliPASSAGGI 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)
DettagliFISICA. Un sistema formato da un gas ideale monoatomico(= sistema) alla pressione costante di 110kPa acquista 820J di energia nella modalità calore.
Serie 5: Termodinamica V FISICA II liceo Esercizio 1 Primo principio Un cilindro contiene 4 mol di un gas(= sistema) monoatomico a temperatura iniziale di 27 C. Il gas viene compresso effettuano su di
Dettagli) [gas riscaldato a V cost fintanto che la sua p è tale da sollevare pistone]
BILANCIO ENERGETICO DEI SISTEMI CHIUSI 1 Principio della Termodinamica: (per più sottosistemi: ) BILANCIO ENERGETICO DEI SISTEMI APERTI I Principio per volumi di controllo: [W] Equazione di continuità:
DettagliCambiamenti di stato. Equilibri tra le fasi: diagrammi di stato per un componente puro diagrammi di stato a due componenti
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
DettagliLe idee della chimica
G. Valitutti A.Tifi A.Gentile Seconda edizione Copyright 2009 Zanichelli editore Capitolo 2 Le trasformazioni fisiche della materia 1. La materia e le sue caratteristiche 2. I sistemi omogenei e i sistemi
DettagliAppunti ed Esercizi di Fisica Tecnica e Macchine Termiche
Appunti ed Esercizi di Fisica Tecnica e Macchine Termiche Appendici -5 Paolo Di Marco Versione 2009.00 30.0.09.. Equazioni di stato per i gas ideali e per i liquidi incomprimibili 2. Trasformazioni reversibili
DettagliStati della materia. Esempio. Fusione e solidificazione. Esempio. Stati di aggregazione della materia
Stati della materia STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA E GAS PERFETTI Cosa sono gli stati della materia? Gli stati della materia sono come si presenta la materia nell universo fisico e dipendono dalla
DettagliOgni sostanza è composta da un grandissimo numero di molecole soggette a forze di attrazione reciproche più o meno intense (coesione molecolare o più
I Fluidi Ogni sostanza è composta da un grandissimo numero di molecole soggette a forze di attrazione reciproche più o meno intense (coesione molecolare o più comunemente forze di coesione) che caratterizzano
DettagliApplicazioni del primo principio della termodinamica ed utilizzo delle tabelle del vapore: Esercizi svolti
Applicazioni del primo principio della termodinamica ed utilizzo delle tabelle del vapore: Esercizi svolti 19 marzo 23 Esercizio 1 Un recipiente di volume ssato e con pareti adiabatiche è diviso in due
DettagliProprietà 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
DettagliCambiamenti di stato Regola delle fasi
Cambiamenti di stato Regola delle fasi Equilibri tra le fasi: diagrammi di stato per un componente puro diagrammi di stato a due componenti: equilibri tra fasi condensate 1 Equilibri tra fasi diverse fase
DettagliLa termochimica. Energia in movimento
La termochimica Energia in movimento Sistema termodinamico La termodinamica è una scienza che studia proprietà macroscopiche della materia e prevede quali processi chimici e fisici siano possibili, in
DettagliEntalpia. L'entalpia è una funzione di stato ed è una grandezza estensiva. dh=du+pdv+vdp --> du+pdv = dh - Vdp
Entalpia Si definisce entalpia la grandezza H ( 1 H = U + pv L'entalpia è una funzione di stato ed è una grandezza estensiva. Differenziando la (1) si ha dh=du+pdv+vdp --> du+pdv = dh - Vdp In una generica
DettagliLezione Generalità e definizioni (Seconda parte)
Lezione Generalità e definizioni (Seconda parte) Trasformazioni quasi statiche Trasformazioni cicliche Trasformazioni reversibili Lavoro di variazione di volume Lavoro di variazione di volume per trasformazioni
DettagliCalore, lavoro e trasformazioni termodinamiche (1)
Calore, lavoro e trasformazioni termodinamiche (1) Attraverso scambi di calore un sistema scambia energia con l ambiente. Tuttavia si scambia energia anche quando le forze (esterne e interne al sistema)
DettagliCambiamenti 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 [da P Atkins, L. Jones Chimica
DettagliPassaggi 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.
DettagliN Cambiamenti di stato.
Prof. Michele Giugliano (Dicembre 2001) Complementi di Termologia. IV parte N. 4. - Cambiamenti di stato. I corpi si presentano, ordinariamente, sotto tre stati di aggregazione: solido, liquido ed aeriforme.
Dettagliapprofondimento Fasi e cambiamenti di fase
approfondimento Fasi e cambiamenti di fase Gas ideali e gas reali Teoria cinetica dei gas e conseguenze Cambiamenti di fase e conservazione della energia Gas ideali e gas reali In un gas ideale: l interazione
DettagliEnergia di Gibbs. Questa equazione può essere espressa più semplicemente riferendosi ad una nuova funzione di stato così definita
a, costanti Energia di Gibbs dh ds 0 dh ds 0 Questa equazione può essere espressa più semplicemente riferendosi ad una nuova funzione di stato così definita G = H S energia di Gibbs ( energia libera) Se
DettagliEsercizi Termodinamica
Esercizio 1 Esercizi Termodinamica Esercitazioni di Fisica LA per ingegneri - A.A. 2007-2008 Determinare il volume occupato da 10 g di ossigeno (massa molare 32 g/mole) alla pressione di 1 atm e alla temperatura
DettagliSCIENZA DEI MATERIALI. Chimica Fisica. VI Lezione. Dr. Fabio Mavelli. Dipartimento di Chimica Università degli Studi di Bari
SCIENZA DEI MATERIALI Chimica Fisica VI Lezione Dr. Fabio Mavelli Dipartimento di Chimica Università degli Studi di Bari Energia Libera di Helmholtz F 2 Definiamo la funzione di stato Energia Libera di
Dettagli7. TRANSIZIONI DI FASE DI SOSTANZE PURE Ovvero: caratterizzazione termodinamica delle più semplici trasformazioni di fase
7. RANSIZIONI DI FASE DI SOSANZE PURE Ovvero: caratterizzazione termodinamica delle più semplici trasformazioni di fase Stabilità delle possibili fasi: diagramma di stato nelle variabili (, p) Varianza
DettagliFisica Tecnica Numero Domanda Risposta L area sottesa dalla linea della trasformazione isocora in un diagramma p-v è:
oncorso pubblico, per esami, a 20 posti nella qualifica di vice direttore del ruolo dei direttivi del.n. VV.F. 1 L area sottesa dalla linea della trasformazione isocora in un diagramma p-v è: ) nulla )
DettagliEnergia e trasformazioni spontanee
Energia e trasformazioni spontanee Durante le trasformazioni (sia chimiche che fisiche) la materia acquista o cede energia. La termodinamica è quella scienza che studia le variazioni di energia in una
DettagliFondamenti di Meteorologia e Climatologia
Università degli studi di Trento Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria per l Ambiente e il Territorio Prof. Dino Zardi Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale Fondamenti di Meteorologia
DettagliTermodinamica dell atmosfera
Fondamenti di Fisica dell Atmosfera e del Clima Trento, 3 Marzo 2016 Sistema termodinamico Sistema termodinamico: porzione di materia che occupa una determinata regione dello spazio e puó scambiare massa
DettagliPer un sistema isolato la somma di energia potenziale ed energia cinetica si mantiene costante.
All origine di tutto c è il teorema di conservazione dell energia totale meccanica: Per un sistema isolato la somma di energia potenziale ed energia cinetica si mantiene costante. Il teorema è tipicamente
DettagliProcessi reversibili e irreversibili
Processi reversibili e irreversibili Trasformazioni reversibili: la direzione della trasformazione può essere invertita, cambiando di poco le condizioni esterne. Esempio: gas compresso da un pistone. Trasformazioni
DettagliTERMODINAMICA 28/10/2015 SISTEMA TERMODINAMICO
TERMODINAMICA Studia quale è la forza propulsiva delle reazioni chimiche valutando le proprietà macroscopiche di un sistema. Si può in tale modo sapere se una reazione procede spontaneamente. Si occupa
DettagliRichiami di termodinamica [1-21]
Politecnico di Milano Facoltà di Ingegneria Industriale Corso di Laurea in Ingegneria Aerospaziale Insegnamento di Propulsione Aerospaziale Anno accademico 2011/12 Capitolo 3 sezione a Richiami di termodinamica
DettagliLa termochimica. Energia in movimento
La termochimica Energia in movimento Sistema termodinamico La termodinamica è una scienza che studia proprietà macroscopiche della materia e prevede quali processi chimici e fisici siano possibili, in
DettagliEffetti termici nelle trasformazioni. Principi di Ingegneria Chimica Ambientale
Effetti termici nelle trasformazioni Principi di Ingegneria Chimica Ambientale 1 il diagramma P-H Acqua 2 L entalpia come funzione di stato 0 C, 1 atm ghiaccio ΔĤ vapore 300 C, 5 atm Percorso reale ΔĤ1
DettagliRiepilogo di calorimetria
Riepilogo di calorimetria Applicate la conservazione dell energia: Calore assorbito = Calore ceduto Se non ci sono trasformazioni di fase: 1. Calore assorbito = massa x calore specifico x (T fin T iniz
DettagliFluidi per le macchine termiche
Fluidi per le macchine termiche Prof. Piercarlo Romagnoni Dorsoduro 2206 30123 Venezia pierca@iuav.it Le sostanze NaCl Solido forma e volume propri Na Cl - H 2 O + H Liquido volume propri, forma dell oggetto
DettagliTermodinamica applicata ai cicli frigoriferi. Certificazione Frigoristi Regolamento CE n.842/2006
Termodinamica applicata ai cicli frigoriferi Certificazione Frigoristi Regolamento CE n.842/2006 Termodinamica applicata ai cicli frigoriferi Parte I Ciclo frigorifero Parte II Diagrammi termodinamici
DettagliIntroduzione. Trasmissione del calore Prof. Ing. Marina Mistretta
Introduzione Trasmissione del calore Prof. Ing. Marina Mistretta Cos è la Fisica Tecnica Studio degli scambi di energia e di materia tra i sistemi e l ambiente circostante. Il calore si disperde nel verso
DettagliTrasformazioni termodinamiche
Trasformazioni termodinamiche Evoluzione di un sistema termodinamico -> trasformazione termodinamica Trasformazione quasi statica : stati successivi assunti dal sistema sono stati di equilibrio (parametri
DettagliLe trasformazioni principali. Marina Cobal - Dipt.di Fisica - Universita' di Udine 1
Le trasformazioni principali Universita' di Udine 1 Trasformazioni notevoli: un elenco Le trasformazioni reversibili sono evidentemente infinite Hanno molta importanza alcune trasformazioni fondamentali
DettagliRICHIAMI SULL EQUAZIONE DI CONSERVAZIONE DELL ENERGIA
RICHIAMI SULL EQUAZIONE DI CONSERVAZIONE DELL ENERGIA Equazione di conservazione dell energia per i sistemi aperti senza reazioni chimiche In assenza di reazioni chimiche e con riferimento all unità di
DettagliSISTEMA SEMPLICE SISTEMA CHIUSO
SISTEMA SEMPLICE Il sistema semplice è costituito da una sostanza pura il cui stato intensivo sia individuato da due proprietà interne intensive indipendenti. Il sistema semplice comprimibile o sistema
DettagliDeterminazione e confronto delle prestazioni di impianti geotermoelettrici
Determinazione e confronto delle prestazioni di impianti geotermoelettrici Si ipotizzi di avere una potenza geotermica disponibile pari a 600 MW. La temperatura dell'acqua di refrigerazione all'uscita
DettagliPROGRAMMAZIONE DIDATTICA DISCIPLINARE
Pag. 1 di 6 PROGRAMMAZIONE DIDATTICA DISCIPLINARE Disciplina MECCANICA E MACCHINE a.s. 2013/2014 Classe: TERZA Sez. B INDIRIZZO: CONDUZIONE DEGLI IMPIANTI E DEGLI APPARATI MARITTIMI Docenti : Proff. M.
DettagliTemperatura a bulbo umido Tbu ( C)
Temperatura a bulbo umido Tbu ( C) La temperatura di bulbo umido, tbu, è la temperatura misurata con un termometro il cui bulbo sia stato ricoperto con una garza bagnata con acqua pura ed esposto ad una
DettagliI PASSAGGI DI STATO T R AT TO DA:
I PASSAGGI DI STATO T R AT TO DA: I P ro b l e m i D e l l a F i s i c a - C u t n e l l, J o h n s o n, Yo u n g, S t a d l e r Z a n i c h e l l i e d i t o r e La F i s i c a di A m a l d i Z a n i
DettagliPROGRAMMA DEL CORSO DI CHIMICA FISICA 1 CON LABORATORIO a.a
PROGRAMMA DEL CORSO DI CHIMICA FISICA 1 CON LABORATORIO a.a. 2012-2013 NOTA durante lo svolgimento del corso, sulla base di criteri di opportunita, potrei apportare qualche modifica al programma, che sara
DettagliC = componenti indipendenti; F = fasi V=C+2-F=2. V = 0 Sistema zerovariante V = 1 Sistema monovariante V = 2 Sistema bivariante
Regola delle fasi Relazione che lega il n dei componenti, delle fasi e delle variabili intensive (P, T, conc.) di un sistema in equilibrio che possono essere liberamente fissate senza perturbare l equilibrio.
DettagliChimica Generale ed Inorganica: Programma del Corso
Chimica Generale ed Inorganica: Programma del Corso Gli atomi I legami chimici Forma e struttura delle molecole Le proprietà dei gas Liquidi e solidi Termodinamica Equilibri fisici Equilibri chimici Equilibri
DettagliProgramma svolto a.s. 2015/2016. Materia: fisica
Programma svolto a.s. 2015/2016 Classe: 4A Docente: Daniela Fadda Materia: fisica Dettagli programma Cinematica e dinamica: moto circolare uniforme (ripasso); moto armonico (ripasso); moto parabolico (ripasso);
Dettagli12/03/2013. Aria umida. Proprietà e trasformazioni
Aria umida Proprietà e trasformazioni 1 Costituente Concentrazione volumetrica (%) Massa molecolare [kg/ kmol] Azoto (N 2 ) 78,084 28,0134 Ossigeno (O 2 ) 20,9476 31,9988 Argon (Ar) 0,934 39,948 Anidride
DettagliPSICROMETRIA PROPRIETÀ TERMODINAMICHE DEI GAS PERFETTI
PSICROMETRIA PROPRIETÀ TERMODINAMICHE DEI GAS PERFETTI Un modello di comportamento interessante per la termodinamica è quello cosiddetto di gas perfetto. Il gas perfetto è naturalmente un astrazione, tuttavia
DettagliCorso di Termofluidodinamica
Corso di Termofluidodinamica Modulo di Termodinamica Tecnica A.A. 2014-2015 - Esercizi di preparazione alla prima prova intermedia Problema N. 1 Un serbatoio deve essere dimensionato per contenere 200
DettagliEQUILIBRIO TERMODINAMICO
LA TERMODINAMICA EQUILIBRIO TERMODINAMICO TRASFORMAZIONI QUASISTATICHE Le trasformazioni quasistatiche Le trasformazioni termodinamiche si possono rappresentare sul piano pressione-volume ogni punto del
Dettagli