Il primo principio della termodinamica

primo principio della termodinamica

1. IL PRIMO PRINCIPIO
DELLA
TERMODINAMICA

2. la TERMODINAMICA studia le leggi con cui i
sistemi scambiano (cioè cedono o ricevono)
energia con l’ambiente
questi scambi di energia avvengono sotto
forma di calore o di lavoro
cos'è la termodinamica?

3. SISTEMA TERMICO
IDEALE
con il fornello acceso il sistema riceve energia dall’esterno
sotto forma di calore
se il pistone viene abbassato, il sistema riceve energia sotto
forma di lavoro compiuto da una forza esterna.
il sistema può scambiare calore e lavoro con l’ambiente, per
esempio:
lo STATO del sistema è descritto da tre grandezze fondamentali:
V del cilindro, T assoluta del gas, p che il gas esercita contro le
pareti
*se si alza T aumentano di conseguenza anche p e V, e viceversa,
se T diminuisce allora anche p e V diminuiscono*

4. L’ENERGIA INTERNA è una FUNZIONE di stato

L’energia interna di un sistema, come per
esempio una pentola a pressione, dipende
dalla sua temperatura

5. IL LAVORO TERMODINAMICO
lasciar scorrere liberamente il pistone che chiude il
cilindro
scaldare il gas lentamente
per far compiere a un gas un’espansione quasistatica
a pressione costante bisogna seguire 2 regole:
W = F h
la spinta del gas sul pistone è costante poichè la
pressione p del gas è costante nel corso di tutta la
trasformazione
W = F h = p S h = p ∆V
il lavoro compiuto dal sistema durante l'espansione è dunque:

6. IL LAVORO NEGATIVO
se il gas contenuto nel cilindro con pistone viene fatto raffreddare a pressione costante, il pistone si abbassa

in questo caso la variazione ∆V del volume del gas è negativa e quindi è negativo anche il lavoro compiuto dal gas

durante un’espansione il lavoro di un
sistema è positivo
durante una compressione il lavoro di un
sistema è negativo

7. per il terzo principio della dinamica, la
forza che un gas racchiuso in un
cilindro esercita sul pistone è uguale e
opposta alla forza che il pistone
esercita sul gas

il lavoro compiuto da un sistema
sull’ambiente è l’opposto del lavoro
compiuto dall’ambiente sul sistema

8. IL LAVORO IN UNA TRASFORMAZIONE CICLICA
durante la fase di
espansione il sistema
compie un lavoro
positivo
durante la fase di
compressione il
sistema compie un
lavoro negativo
il lavoro totale
compiuto dal sistema
durante il ciclo è
uguale alla somma
algebrica dei due lavori
in una trasformazione ciclica vi sono una fase di espansione e una di compressione

9. guadagna energia perchè assorbe una quantità di
calore Q positiva dal fornello
perde energia perché compie un lavoro W positivo,
cioè si espande sollevando il pistone
come già detto l’energia interna è una funzione di stato,
cioè dipende dalla temperatura
questo vuol dire che se si riscalda un gas, aumenta sì la
temperatura, ma anche l’energia interna
durante questa trasformazione il gas:
ENUNCIATO DEL
PRIMO PRINCIPIO
DELLA
TERMODINAMICA

10. in una trasformazione isocora la
variazione di energia interna del
sistema è uguale alla quantità di calore
scambiata
∆U = Q

TRASFORMAZIONI
ISOCORE
il calore assorbito durante una
trasformazione isobara serve in parte
per aumentare la temperatura del
sistema e in parte per compiere lavoro
∆U + p ∆V = Q
TRASFORMAZIONI
ISOBARE

11. TRASFORMAZIONI
CICLICHE
alla fine di un ciclo il sistema ritorna
nello stesso stato A di partenza
Q=W
al termine di una trasformazione ciclica
il calore totale assorbito è uguale al
lavoro totale compiuto