Termodinamica Pressione e Temperatura

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Emilia Chiari
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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SALERNO Definizine di pressine Pressine = frza / area FACOLTÀ DI FARMACIA Termdinamica Pressine e Temperatura Interpretazine mleclare Le mlecle di un gas esercitan una frza sulle pareti del cntenitre. unità SI : 1 N/m 2 = 1 Pascal (Pa) 1 Pa = N/m 2 = (kg m/s 2 )/m 2 Pressine atmsferica La pressine atmsferica è la frza esercitata dall atmsfera spra di ni. 2 Le mlecle urtan le pareti interne del recipiente. Un numer enrme di urti nell unità di temp viene misurat cme pressine. 3 1 atm è la pressine media al livell del mare. È una misura del pes dell atmsfera spra di ni. 4

2 Unità di misura della pressine Pressine atmsferica Fattri di cnversine 1 atm = 760 mm Hg 1 atm = 760 trr 1 atm = 101,325 kpa 1 atm = 1,01325 bar 1 bar = 1 x 10 5 Pa (esattamente( esattamente) 1 bar = pressine standard,, indicata cn p 0 atmsfere (atm( atm) 1 atm punds/in 2 (psi) 14.7 psi pascal (N/m 2 ) 101,325 x 10 3 Pa 101,325 kpa trr (mmhg) bar 760 mmhg 760 trr bar 5 6 Pressine atmsferica Barmetr di Trricelli La pressine atmsferica si può misurare cn il barmetr, inventat da Evangelista Trricelli (alliev di Galilei) ) nel Una atmsfera standard supprta una clnna di mercuri di 760 mm. 1 atm = 760 mm Hg = Pa = circa 10 m d acqua. Il mercuri sale nel tub fin a che la frza che esercita bilancia la frza dell atmsfera. La pressine esercitata dal mercuri dipende: dalla densità, dall altezza della clnna. 760 mm Hg Atmsfera standard Vut Clnna di mercuri Pressine Amsferica 7 8

3 Barmetr di Trricelli La frza esercitata dall atmsfera è in equilibri cn la frza della clnna di mercuri. F = mg p = F / A = mg / A Cnsideriam un liquid di densità ρ in una clnna di sezine A e altezza h: Vlume = Ah m = Ah ρ Manmetr Un manmetr è un tub piegat a U, U di slit cntenente mercuri. Un manmetr apert ad una estremità misura la pressine relativa alla pressine atmsferica. p gas + p h = p atm p = Ah ρ g / A = h ρ g Sapend ρ e g si misura h e si calcla p 9 10 Effett dell atmsfera Quiz Quant deve essere alt un barmetr ad acqua? 13,6 13,6 vlte più alt di quell a mercuri, vist che la densità di Hg è 13,6 g/ml

4 Pmpa idraulica Quiz La depressine può al massim essere di 1 atm. Si può attingere acqua fin a circa 10 m di prfndità. È pssibile bere cn la cannuccia sulla luna? N. Quand si beve cn la cannuccia, si riduce la pressine interna, e la pressine atmsferica spinge il liquid vers la bcca. Sulla luna la pressine è trpp bassa Csa è la temperatura? Calre e temperatura Qualitativamente,, è la prprietà di un ggett che determina la sensazine di cald di fredd quand l tcchiam. È quella grandezza che viene misurata cn un termmetr. Prima del XIX secl, si credeva che il sens di cald di fredd fsse determinat da quant calre era cntenut in un ggett. È una misura dell energia cinetica media mleclare. Nn vi era distinzine tra calre e temperatura,, e il calre era cnsiderat un fluid che scrreva da un ggett cald ad un fredd (il calric)

5 Temperatura e sensazini Temperatura Gli esseri umani sn estremamente sensibili ai cambiamenti di temperatura. Due persne diverse pssn definire cald fredd l stess ggett Abbiam una percezine relativa della temperatura ( T). Tccand un ggett,, le nstre sensazini dipendn anche dalla cnducibilità termica. 17 tuttavia sarann entrambe cncrdi nel ritenere dell acqua bllente più calda del ghiacci. Pssiam rendere quantitativa questa sservazine, cercand una prprietà fisica che varia in md reglare passand dal fredd al cald. 18 Prprietà termiche Quiz Le prprietà termica sn prprietà che dipendn in md reglare dalla temperatura: D(T) Espansine termica; Resistenza elettrica; Clre (emissine elettrmagnetica). Un materiale si espande in seguit ad un riscaldament. Il buc si allarga? si restringe? Si allarga! rimane uguale? 19 20

6 Espansine termica Espansine termica L =L(T ) dl La dilatazine di un crp è unifrme. dl L(T) = L(T 0) + dt L cn + L 1 L α(t) L L α T dl dt T= T T= T T (T T ) + L 1 dl L 1 L dt L T L = L α T α varia pc cn la temperatura per la maggir parte dei slidi Espansine termica Termmetr Galilei nel 1610 descrive un termscpi per misurare la temperatura. Tuttavia nn vi era un valre standard di riferiment. Nel 1641 viene cstruit, per Ferdinand II Granduca di Tscana, il prim termmetr ad alcl in vetr. Vi eran segnate 50 tacche arbitrarie. Nel 1702, Remer suggerisce l us di due valri fissi standard su cui basare una scala di temperature

7 Scale di temperatura Scale di temperatura Gabriel Daniel Fahrenheit nel 1724 inventa il termmetr a mercuri (che pssiede una grande e reglare espansine termica). I due punti fissi sn Nel 1745 Anders Celsius prpne una scala divisa in 100 gradi basata sulla temperatura di fusine del ghiacci (0 C) e di ebllizine dell acqua (100 C). 0:la temperatura di una miscela di clrur d ammni e ghiacci. 100: la temperatura di un crp uman in salute. In seguit Fahrenheit mdificò la scala in md tale che la temperatura di fusine del ghiacci fsse 32 F e il punt di bllizine dell acqua 212 F. Nel 1933 viene scelt cme punt fiss il punt tripl dell acqua, fissat a 0.01 C. La scala Kelvin pne a K il punt tripl Scale di temperatura Temperature nell univers Punt di ebllizine Punt di cngelament 1 K = 1 C 1 K = 1,8 F Fahrenheit Celsius Kelvin kelvin = 1 grad Celsius 1 kelvin = 1,8 gradi Fahrenheit Temperatura (K) Univers subit dp la frmazine Più alta temperatura di labratri Parte interna del sle Superficie slare Fusine del tungsten Cngelament dell acqua Univers ai nstri tempi Ebllizine dell eli Più bassa temperatura di labratri 27 28

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