IL termodinamica studia il sistema di trasferimento dell'energia, e poiché ogni energia genera una sorta di lavoro e calore, è un vasto campo di ricerca.
Termodinamica è studiato dalla fisica dove vengono misurate le quantità di calore scambiate per energia.
È stato creato da ricercatori che volevano migliorare le macchine, soprattutto dal periodo d'oro della rivoluzione industriale.
Queste ricerche sono state effettuate in motori di automobili, frigoriferi, macchine termiche e sono stati studiati anche processi che trasformano minerali e derivati del petrolio.
La termodinamica ha leggi che regolano il modo in cui il calore diventa lavoro e viceversa.
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Indice
Questa legge di termodinamica
studia il principio di conservazione dell'energia. In esso un sistema non si distrugge né si crea, si trasforma soltanto.Quando qualcuno usa una pompa per gonfiare un oggetto gonfiabile, usa la forza per forzare l'aria nell'oggetto. L'energia cinetica è ciò che fa scendere il pistone.
Ma parte di questa energia si trasforma in calore che viene disperso nell'ambiente.
La trasmissione del calore avviene spontaneamente, sempre dal corpo caldo a quello freddo e mai viceversa. Il processo di trasferimento dell'energia termica è irreversibile.
In questa legge non avviene la conversione integrale del calore in un'altra forma di energia. Il calore è una forma di energia degradata.
la legge zero di termodinamica ricerca le condizioni per ottenere l'equilibrio termico. Tra queste condizioni c'è l'influenza dei materiali che determinano una maggiore o minore conducibilità termica.
In questa legge se un corpo A è in equilibrio termico essendo in contatto con il corpo B e se questo corpo A è anche in equilibrio con il corpo C, il corpo B sarà in equilibrio con il corpo C.
Quando due oggetti con temperature diverse entrano in contatto, l'oggetto più caldo trasferirà calore all'oggetto più freddo. Rendere uguali le temperature creando equilibrio termico.
Ha il nome di legge zero di termodinamica perché è importante comprendere le due leggi che già esistevano la prima e la seconda legge.
È studiato per stabilire un punto di riferimento assoluto che determini la base della seconda legge di termodinamica, cioè in un'entropia.
Il fisico Walther Hermann Nernst ha ricercato e determinato che una sostanza pura con una temperatura pari a zero non può raggiungere un valore approssimativo di zero entropia.
E per questo motivo molti fisici considerano la legge di termodinamica una regola e non una legge.
In questo sistema termodinamico ci sono uno o più corpi in relazione tra loro. L'universo e l'ambiente che li circonda rappresentano l'ambiente esterno del sistema. Questo sistema è definito come aperto, chiuso o isolato.
Nel sistema aperto, c'è un trasferimento di massa ed energia tra il sistema e l'ambiente esterno. Nel chiuso c'è trasferimento di energia (calore) e nell'isolato non c'è scambio.
Il comportamento al microscopio è più facile da capire rispetto ad altri stati fisici come liquido e solido.
Nei gas, le particelle si muovono in modo disordinato e interagiscono solo nelle collisioni. Queste collisioni che si verificano tra le particelle sono considerate elastiche e durano per un tempo molto breve.
Nel sistema chiuso si assume che il gas ideale abbia un comportamento che coinvolge le grandezze pressione, volume e temperatura.
La pressione (p) è costituita dal movimento delle particelle di gas all'interno del contenitore. Lo spazio che il gas occupa all'interno del contenitore è il volume (v) e la temperatura (t) è correlata all'energia cinetica delle particelle di gas.
L'energia interna aiuta a misurare come avviene la trasformazione che subisce il gas. Questa quantità è correlata alla variazione di temperatura e di energia cinetica delle particelle.
Un gas considerato ideale è formato da un tipo di atomo, ha energia interna proporzionale alla temperatura del gas.
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In una trasformazione isotermica di un gas ideale, il prodotto p V è costante e vale 33.240J. La costante dei gas perfetti è 8,31 J/mol. K e il numero di moli del gas è n=5. Durante il processo, il gas riceve 2.000 J di calore dal mezzo esterno. Determinare:
a) Se il gas è in fase di espansione o compressione;
b) La temperatura del processo;
c) La variazione dell'energia interna del gas;
d) Il lavoro svolto nella trasformazione.
Esercizio risolto qui: https://youtu.be/7vZnpMwFlZE
Altro esercizio risolto:
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