Termometria e calorimetria

Транскрипт

1 ermometria e alorimetria Priniio zero della termodinamia: 2 ori, e, a temerature differenti ( < ) osti a ontatto raggiungono l equilibrio termio. Se e sono in equilibrio termio on un terzo oro C allora sono in equilibrio termio tra loro. ermosoi e termometri: disositivi er osservare, definire e misurare la temeratura mediante variazioni di una data grandezza fisia funzione di () nei liquidi () nei solidi PP() nei gas a ost. () nei gas a P ost

2 aratura di un termometro: unto di fusione del ghiaio ( C) e unto di ebollizione dell aqua (1 C) sala di temerature Celsius (sala entigrada) aratura on il metodo del unto trilo ermometro a gas a volume ostante nr ost. nr + ρgh

3 sala termodinamia assoluta o sala Kelvin C F F C + 32 F C ( C,1 C) ( 32 F,212 F)

4 I gas ( ) ( ) t t α α ost. ( ost) egge di oyle (t C, ost.) I legge di Gay-ussa (t C, ost.) II legge di Gay-ussa mole k J R nr / 8.3 Dilatazione termia di solidi e liquidi ( ) ( ) γ γ γ α α α 1 1 γ 3α e l aqua?

5 Caaità termia C ( ) C f i il alore è la quantità di energia sambiata er effetto della differenza di temeratura. Unità di misura: Calorie o Joule aloria: la quantità di alore neessaria er innalzare la temeratura di 1 g di H 2 O da 14.5 a 15.5 C alore seifio: aaità termia er unità di massa C m m al 1 g C H 2 O

6 trasmissione del alore: onduzione onvezione irraggiamento alorimetri: strumenti er misurare quantità di alore sambiate e alori seifii. Esemio: il alorimetro delle mesolanze x a x m m m m a x a x ( 1 ) ( ) 2 ( 1 ) ( ) 2

7 ermodinamia studia il modo in ui il alore e il lavoro vengono sambiati tra un sistema e l ambiente on ui esso interagise sistema - ambiente - stato termodinamio Sistema termodinamio: è ostituito da un grandissimo numero di artielle (ordine di grandezza 1 23 ) di ui interessa il omortamento di insieme esemio di sistema termodinamio: un gas ontenuto all interno di un allonino Sistema termodinamio modello: gas ideale (ontenuto in un ilindro munito di istone rivo di attriti) ariabili termodinamihe: grandezze fisihe he desrivono lo stato del sistema, la sua energia e le trasformazioni del sistema (,, )

8 Equilibrio termodinamio: le variabili termodinamihe sono ostanti Ogni unto nel iano P- raresenta uno stato termodinamio rasformazioni ideali quasi-statihe e trasformazioni reali (raresentazione nel iano -) le trasformazioni ideali quasi-statihe ossono essere reversibili o irreversibili

9 Il sistema uò sambiare energia on l ambiente sotto forma di lavoro o alore gas (,, ) il lavoro è ositivo ( > ) se omiuto dal sistema sull ambiente il alore ( > ) è ositivo se assorbito dal sistema ermostato: sorgente di alore a ost. in grado di fornire una qualunque quantità di alore senza he la sua temeratura vari (aaità termia infinita)

10 equivalente meanio del alore mgh ma J Joule al animazione

11 d avoro in ermodinamia esansione quasi-statia (gas ideale, ilindro-istone) f d i f Fdy i f dy i d d i f i il lavoro è l area sottesa dalla urva he raresenta la trasformazione nel iano - > f i < f gas (,, ) > < dy i f f i

12 trasformazione isobara: ost. trasformazione isoora: ost. f i i f trasformazione isoterma: ost. nr R 8.3J / K mole f d i f i nr d nr ln f i i f i f

13 il lavoro non è una funzione di stato ma diende dalla trasformazione eseguita i i i f f f i f i f i f il alore non è una funzione di stato 2, 2, 2, 2, 1, 1, termostato vuoto 1, 1, membrana esansione isoterma e esansione libera adiabatia

14 I riniio della termodinamia E E energia interna funzione di stato Il I riniio è l esressione del riniio di onservazione dell energia in termodinamia N.. energia interna alore il alore è l energia he fluise fra il sistema e l ambiente er effetto della differenza di temeratura

15 rasformazioni adiabatihe ( ) E rasformazioni isoore ( ost.) E rasformazioni ilihe E Esansione libera adiabatia (, ) E E() E

16 il alore non è una funzione di stato bis E ost. f i C + E C C C C i f C f E E C ; E E() C < C

17 Calore seifio a volume ostante e a ressione ostante dei gas erfetti E ost. E C C C C C f E E C ; E E() f i i C f + C C v alore seifio molare a ost. v alore seifio molare a ost. v R v R v R > v er un gas ideale monoatomio 3 E R teoria inetia dei gas 2 v v E de 3 R d R

18 egge delle adiabatihe reversibili ( ) E γ ost. v γ >1 E ( ) C E