Equazione di stato. Potremmo descriverla nº moli (ν), massa (W) o densità molecolare(n). W M N V N V W M. = n. Dalton. Legge di

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "Equazione di stato. Potremmo descriverla nº moli (ν), massa (W) o densità molecolare(n). W M N V N V W M. = n. Dalton. Legge di"

Emilia Volpe
6 anni fa
Visualizzazioni

1 n pv νrt di moli ν Equazione di stato R 8.31J/mol K Potremmo descriverla nº moli (ν), massa (W) o densità molecolare(n). Massa gas Numero di massa Molecolare W M n densità molecolare numero di molecole/v n ν N V A W M N A 1 W 1 P v RT RT V V M V p R T p nkt n N A Legge di Dalton 19 3 In Cond. standard (0 C,1atm) : n molec/cm : # Loschmidt P nkt P 1 n kt 1 + P n 2 P kt 3 + LL + + LL + P i n kt i ( Gas Ideali )

2 Teoria cinetica dei Gas Gas: un numero grandissimo di molecole in moto caotico. Interazione tra molecole solo in caso di urto. Calcolando la pressione come dovuta all urto di tutte le molecole con le pareti si ottiene la relazione: E k 2 2 mv Energia Cinetica pv N media Media di tutte le 3 2 molecole Confrontando questa equazione con l equazione di stato dei gas perfetti si nota una stretta relazione tra la temperatura e la velocità media delle molecole nel gas. T E k

3 1 2 1 L umidità relativa Evaporazione: processo di vaporizzazione dell acqua dallo stato liquido al gassoso. Processo che avviene sulla superficie. Ebollizione: processo di vaporizzazione che non avviene solo in superficie ma anche in tutto il volume di liquido con creazione di bolle di vapore. Le molecole più energetiche lasciano la fase liquida, l energia media diminuisce. L evaporazione è un processo di raffreddamento. Il processo continua finché l acqua nella ciotola 1 evapora tutta. La ciotola 2 contiene ancora l acqua diversamente dalla ciotala 1. Perché?

4 1 t 20 o C pp 0 2 t 20º C pp 0 +p vae Aria secca 3 4 t 25º C pp 0 +p vae t 20º C Equilibrio termodinamico; p p 0 + p vas P vas pressione massima aria satura 5 t 25º C pp 0 + p vas

5 Aria e la sua capacità di contenere vapore acqueo. Nell aria aumenta la capacità di contenere vapore acqueo, all aumentare della sua temperatura. La massima capacità dell aria si misura e/o esprime da un esperienza tipo l esempio precedente misurando la P di vapore saturo. Pressione [mbar] Curva di saturazione dell aria ad una pressione di 1 atmosfera Temperatura[ C]

6 Temperatura di rugiada TR: T alla quale si avrebbe condensazione. Distanza dal punto di rugiada DTR, ΔT dal punto di rugiada. Temperatura di bulbo bagnato, temperatura Modi di esprimere la quantità di H 2 O in aria pvae mvae Umidità Relativa (U.R.) 100% 100% pvas mvas o Grado Igrometrio Umidità Specifica (U.S.) m m m vae aria vae mvae g m aria kg 1000 Non dipende dalla temperatura o dal volume, evidenzia evaporazione, condensazione o rimescolamenti. g kg o Quantità di Vapore di H 2 O per 1 Kg di aria o anche Titolo x Umidità Assoluta (U.A.) m vae V g m 3

7 La sensibilità del corpo per capire l umidità Se non aumenta la quantità di vapore, all aumentare di t aumenta la capacità dell aria di contenere acqua, quindi l umidità relativa dimunisce. Viceversa al dimunuire di T aumenta l umidità relativa. Variazione notte-giorno. In caso di caldo, sudorazione e traspirazione goccioline d acqua evaporazione raffreddamento. Alta umidità relativa, non permette evaporazione. Ventilatore: forza aria meno satura. Condizionatore elimina Acqua non solo T minore. In caso di di freddo, se l umidità è bassa: disagio.

Curva di saturazione dell aria Pressione di Saturazione P vas T p mbar p mm x g/kg Hg -10 2.59 1.943 1.6 0 6.09 4.568 3.78 10 12.25 9.188 7.63 20 23.31 17.48 14.7 30 42.32 31.75 27.2 40 73.58 49.

8 Curva di saturazione dell aria Pressione di Saturazione P vas T p mbar p mm x g/kg Hg A T 20 ºC si ha un U.R. del 50 %. Se non ci sono variazioni del contenuto di vapore acqueo si avrà aldiminuire della temperatura che a 10 ºC si raggiungerà la pressione di saturazione Al di sotto di tale temperatura si avrà il processo di condensazione. Quindi la T di rugiada è 10 ºC. E la distanza dalla T di rugiada DTR ºC10 ºC

Igrometro di Assman Esiste una relazione tra l U.R.

9 Igrometri e psicrometri Igrometro a capello (Bassure 700) All aumentare di T i capelli si accorciano. Attenzione: Variazione non lineare, la taratura a 20 º è funzionale intorno a tale valore di T. Igrometro di Assman Esiste una relazione tra l U.R. la temperatura di bulbo secco (T a ) e la temperatura di bulbo bagnato (T b ). Tale relazione è riportata graficamente nel diagramma psicrometrico. Data T a e T b. Ricaviamo la U.R. come la curva passante per l intersezione delle due temperature.

10 Condizioni climatiche e Psicrometria Condizioni ottimali per uomo: Estate Inverno T º C º C UR % % Condizioni tipiche musei : T 21 º C UR 60 % Temperatura di bulbo secco Temperatura di bulbo umido Umidità relativa Umidità specifica Temperatura di rugiada

11 H 2 O maggiore nell ambiente in A. Ma si soffre maggiore disagio B a causa dell elevata umidità. B non sano per un opera d arte. T U.R. (%) U.A. [g/m 3 ] Amb. A Amb B B A

12 Determinazione dell umidità relativa con l igrometro alla Assman Si misura t bs si riporta su grafico Temperatura di bulbo secco Si misura t bu si riporta su grafico Temperatura di bulbo umido Umidità relativa

13 Misure di U.R con igrometo di Assman A 14:00 Tbs24.5, Tbu 18.3 B 15:00 Tbs24.5, Tbu 18.8 UR ~ 58% ~ 60% C 16:00 Tbs25.5, Tbu 19.5 ~ 59%

14 Considerazioni sulle misure Dal punto A al punto B, si rileva un aumento di U.R. Noto il volume dell aria e la sua densità Kg/m 3, dal titolo sull ordinata a destra del diagramma psicrometrico (g di acqua su kg di aria), potremmo ricavare quanto vapore acqueo è stato immesso nell ambiente dalle persone (9pp), in un ora si osserva un aumento 1 g/kg. Dopo un ora di lezione è stata fatta una pausa con apertura della porta Dal punto B al punto C si è notato anche un aumento sia di Tbs che Tbu, l aumentodi U.R. non è così evidente dal diagramma, ma un sensibile aumento del titolo si osserva comunque, quantità di acqua immessa nell ambiente.

15 Δx 1 kg g variazione del titolo dopo1h di lezione. Noto il volume dell aria della stanza V possiamo ricavare la massa di aria dalla densità ρm/v La densità dell aria ρ è kg/m 3 A spanne la stanza è 8 passi per 6.5 ed alta circa 4 m, V~ 210 m 3. Otteniamo mρ V ~ (kg/m 3 ) 210m 3 ~ 260 kg. Quindi l aumento di vapore acqueo in 1 ora è x*m1(g/kg) 260 kg ~ 260 g. Dividendo per 9 persone si ha circa 29 grammi a persona in 1 ora. possiamo ricavare la massa di aria dalla densità ρm/v

termofisiche: - diverse modalità di raffreddamento e riscaldamento.

16 Trasmissione del Calore In caso di riscaldamento viene ceduta o assorbita energia secondo la relazione Q m c ΔT Variazione di T [ºC] Una mappa termografica evidenzia le proprietà termofisiche: - diverse modalità di raffreddamento e riscaldamento. - studio della propagazione del calore all interno dei materiali. Calore o energia [J] Massa [kg] Calore Specifico [J/kg ºC]

Modi di propagazione del calore Conduzione Termica:

solidi Convezione: Trasmissione mediante il moto del mezzo.

17 Modi di propagazione del calore Conduzione Termica: Propagazione per azione molecolare, associata alle vibrazione delle molecole. Si ha nei liquidi, nei gas ed è di maggiore importanza nei solidi Convezione: Trasmissione mediante il moto del mezzo. Importante nei liquidi e gas. Irraggiamento: Trasmissione dell energia mediante le onde elettromagnetiche. Non richiede un mezzo.

Attenzione: t tempo T Temperatura. Convezione Isoterma: linea (superficie) lungo la quale T è costante T 4 > T 3 > T 2 > T 1 > T 0 Non immettiamo energia in alcun modo: solo aria si muove verso P.

18 Attenzione: t tempo T Temperatura. Convezione Isoterma: linea (superficie) lungo la quale T è costante T 4 > T 3 > T 2 > T 1 > T 0 Non immettiamo energia in alcun modo: solo aria si muove verso P. energia termica unità di tempo Quantità di energia trasmessa per unità di tempo Δx ( a) Δx Δx v diventa Δx Δx ( a) Velocità dell aria Energia termica che si trasmette nell unità di tempo CALORE v Δx

19 Giorno: Brezza di mare Notte: Brezza di terra Riscaldamento per convezione naturale

20 densità dell aria ρ: ρ m V m ρ V Convezione Forzata Δm Massa d aria che fluisce dal riscaldatore nell ambiente ΔT ( Δm) c ΔT dove Δm ( ) c La massa d aria che fluisce posso descriverla come volume d aria che fluisce. T c T f T c T ( f ) Δm ρ ΔV ρ c ΔV ( T c T f )

21 Esempio di un sistema di riscaldamento forzato Sistema di riscaldamento ad d aria calda di potenza (energia/tempo) J/h Ventilatore eroga 6.80 m 3 /min Temperatura di focolaio (T c ) 120 º C Temperatura ambiente (T f ) 16 º C Quanto vale l energia trasmessa? c aria 1009 J/kg ρ aria kg/m 3 L energia trasmessa è data da ρ aria c aria ΔV ( Tc T f ) kg m J 1009 kg º C 3 m 6.80 min [( ) º ] 3 C h h 60 min h J / h Rendimento di un sistema di riscaldamento η usc. da caldaia 7 100% J / h / J h entr in caldaia 66%

22 Riscaldamento di una chiesa durante le funzioni religiose. Misurazioni di temperatura ad una quota di 1 m e 4 m dal suolo. Misurazioni di umidità relativa. Temperatura di rugiada in relazione alla temperatura delle pareti.

Documenti analoghi

Equazione di Stato dei Gas perfetti

Equazione di Stato dei Gas perfetti p1 V1 p V P pv Pressione cost ( ) VVolume T1 T T T Temperatura Le leggi delle proporzioni costanti e delle proporzioni multiple: 1 V di H + 1 V di Cl danno V di HCl