Domande di fisica tecnica

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Domande di fisica tecnica

PRIMO PRINCIPIO DEI SISTEMI APERTI
TH. BERNOULLI: SPIEGARE E DERIVARE CON IPOTESI
ENTROPIA: DEFINIRE E RELAZIONE A SECONDO PRINCIPIO
PRIMO PRINCIPIO TERMODINAMICA E ESPERIENZA JOULE
SECONDO PRINCIPIO TERMODINAMICA
POSTULATO DI FOURIER
CONVEZIONE: DESCRIZIONE, LEGGE, TERMINI
CONDUZIONE: DESCRIZIONE, LEGGE, TERMINI
RESISTENZA TERMICA IN CONDUZIONE E CONVEZIONE
LEGGE STEPHAN BOLTZMANN

DAGLI APPUNTI:

LEGGE DI STEVINO
PRINCIPIO ZERO DELLA TERMIDINAMICA
TRASFORMAZIONE QUASISTATICA
GAS IDEALE
LEGGE DI MAYER
KELVIN
CLAUSIUS
REVERSIBILITA’
TEOREMA DI CARNOT
LAVORO TECNICO
IRRAGIAMENTO
ENTALPIA

PRIMO PRINCIPIO DEI SISTEMI APERTI
TH. BERNOULLI: SPIEGARE E DERIVARE CON IPOTESI

in cui:

v rappresenta la velocità del fluido lungo la linea di flusso,
g è l'accelerazione di gravità,
h è la quota altimetrica (ovvero l'altezza rispetto ad un riferimento orizzontale, di un qualsiasi punto all`interno del condotto),
p rappresenta la pressione lungo la linea di flusso,
ρ è la densità del fluido.

ENTROPIA: DEFINIRE E RELAZIONE A SECONDO PRINCIPIO
PRIMO PRINCIPIO TERMODINAMICA E ESPERIENZA JOULE

Il primo principio della termodinamica (anche detto, per estensione, legge di conservazione dell'energia) è un assunto fondamentale della teoria della termodinamica. Alla base del primo principio sta l'equivalenza tra calore e lavoro. Il primo principio è dunque un principio di conservazione dell'energia.

Tale equivalenza fu dimostrata da Joule attraverso un esperimento nel quale trasferiva energia meccanica al sistema tramite la caduta di un peso accoppiato meccanicamente ad un albero verticale tramite una corda che lo avvolge nella sua parte superiore mentre nella parte inferiore sono infisse delle pale immerse in un liquido contenuto in un recipiente adiabatico, Risultato dell'esperienza fu l'aumento della temperatura del liquido. Dimostrando così che l'energia di posizione del peso, in caduta frenata dal liquido che si opponeva alla sua variazione di quiete provocata dalla rotazione delle pale, si trasferiva in buona parte al liquido frenante aumentandone la temperatura, sviluppando un lavoro termico.

Nell'ipotesi di trasformazione quasi statica, ha senso parlare di variazione infinitesima quindi il primo principio può essere scritto in forma differenziale

Dove d è un differenziale esatto mentre, dato che le variazioni infinitesime di calore e lavoro esprimono differenziali non esatti, le indicheremo con il simbolo δQ e δL, infatti non sono funzioni di stato, in quanto dipendenti dal particolare percorso compiuto nel corso della trasformazione.

SECONDO PRINCIPIO TERMODINAMICA

L'entropia di un sistema isolato lontano dall'equilibrio termico tende a salire nel tempo, finché l'equilibrio non è raggiunto. [Vedi Clausius, vedi Kelvin]

POSTULATO DI FOURIER

(vedi appunti)

CONVEZIONE: DESCRIZIONE, LEGGE, TERMINI
CONDUZIONE: DESCRIZIONE, LEGGE, TERMINI

Per conduzione termica si intende la trasmissione di calore che avviene in un mezzo solido, liquido o gassoso dalle regioni a più alta temperatura verso quelle con temperatura minore per contatto molecolare diretto.

RESISTENZA TERMICA IN CONDUZIONE E CONVEZIONE

La resistenza termica è un termine usato in fisica e particolarmente in elettronica per indicare la difficoltà del calore nell'attraversare un mezzo solido, liquido o gassoso. Essa dipende dalle specifiche costanti di conduzione e convezione e dalla geometria del mezzo.

LEGGE STEPHAN BOLTZMANN

La legge di Stefan-Boltzmann, chiamata a volte legge di Boltzmann o anche legge di Stefan, stabilisce che la potenza irradiata da un corpo nero è proporzionale alla quarta potenza della sua temperatura:

dove U è l'energia irradiata dall'unità di superficie nell'unità di tempo (eccitanza), T la temperatura assoluta espressa in kelvin e σ è la costante di Stefan-Boltzmann che vale:

La legge, in questo enunciato, è valida solo per corpi neri ideali.

Per rendere conto della realtà nella legge di Stefan-Boltzmann si usa moltiplicare la costante σ per l'emissività ε, che dipende dalla superficie del corpo preso in considerazione oltre che dalla sua temperatura ed è compresa fra 0 (per i corpi idealmente bianchi) e 1 (per i corpi idealmente neri). Per cui per i corpi reali (chiamati anche "corpi grigi") si ha:

DAGLI APPUNTI:

LEGGE DI STEVINO

Afferma che la pressione esercitata da una colonna di fluido di profondità h (distanza dal pelo libero del fluido, ossia la parte in alto nella colonnina aperta, a contatto con l'ambiente esterno) e densità costante ρ è direttamente proporzionale a h,

essendo l'accelerazione di gravità g = 9.8 m/s²; se la superficie della colonna di liquido è esposta alla pressione atmosferica P_A allora la legge viene così modificata:

PRINCIPIO ZERO DELLA TERMIDINAMICA

Il principio zero della termodinamica (detto talvolta zeresimo principio della termodinamica) stabilisce che, se un corpo A è in equilibrio termico con un corpo B, e se il corpo B è a sua volta in equilibrio termico con un altro corpo C, allora A è senz'altro in equilibrio termico con il corpo C

TRASFORMAZIONE QUASISTATICA

Una trasformazione quasistatica è una trasformazione che avviene in modo estremamente lento, in maniera tale che il sistema in esame, passando dallo stato iniziale A a quello finale B, attraversa una successione di infiniti stati di equilibrio.

GAS IDEALE

Un gas ideale è un modello ideale di gas che rispetta la legge dei gas perfetti:

in cui p è la pressione, V è il volume, n è il numero di moli, R è la costante dei gas perfetti (circa 8,314 J/K·mol) e T è la temperatura.

Per gas ideale si intende un gas che possieda le seguenti proprietà:

le molecole sono puntiformi;
interagiscono tra loro e con le pareti del recipiente mediante urti perfettamente elastici (ovvero non vi è dispersione di energia durante gli urti);
non esistono forze di interazione a distanza tra le molecole del gas;
le molecole del gas sono identiche tra loro e indistinguibili.

KELVIN

« è impossibile costruire una macchina ciclica che operi producendo lavoro a spese del calore sottratto a una sola sorgente»

CLAUSIUS

« è impossibile realizzare una macchina ciclica che abbia come unico risultato il trasferimento di calore da un corpo freddo a uno caldo»

REVERSIBILITA’

In termodinamica una trasformazione reversibile di un sistema termodinamico è una trasformazione che, dopo aver avuto luogo, può essere invertita riportando il sistema nelle condizioni iniziali senza che ciò comporti alcun cambiamento nel sistema stesso e nell'universo. In particolare, è richiesto che non avvenga dissipazione di energia. Una trasformazione per essere reversibile deve essere quasistatica, ovvero deve essere effettuata con delle variazioni infinitesime delle condizioni del sistema in modo che questo possa essere considerato in equilibrio termodinamico in ogni istante.

TEOREMA DI CLAUSIUS

Il teorema di Clausius stabilisce un legame tra le quantità di calore scambiate da un sistema durante un ciclo e le temperature delle sorgenti che scambiano tale calore. Esso afferma che:

Se la trasformazione è reversibile l’integrale è pari a zero, altrimenti è minore se irreversibile.

TEOREMA DI CARNOT

In termodinamica, il teorema di Carnot afferma che non è possibile realizzare una macchina termica operante tra due sorgenti che abbia un rendimento maggiore di quello della macchina di Carnot operante tra le stesse sorgenti.

Carnot dimostrò che la massima efficienza possibile di un qualsiasi motore ha un limite definito da η:

IRRAGIAMENTO

L'irraggiamento è uno dei tre modi attraverso cui avviene la propagazione del calore. In particolare, al contrario della conduzione e della convezione, l'irraggiamento non prevede contatto diretto tra gli scambiatori, e non necessita di un mezzo per propagarsi.
Quindi è un fenomeno che interessa ogni aggregato materiale, non importa se solido, liquido o gassoso, e avviene anche nel vuoto. Questo è giustificato dal fatto che il trasferimento di calore per irraggiamento avviene sotto forma di onde elettromagnetiche.

ENTALPIA

L'entalpia, solitamente indicata con H, è una funzione di stato che esprime la quantità di energia che un sistema termodinamico può scambiare con l'ambiente. L'entalpia è definita dalla somma dell'energia interna e del prodotto tra volume e pressione di un sistema. L'entalpia si misura in joule (SI, Sistema internazionale) o in calorie.

Fonte: http://www.unishare.it/files/313/Domande-fisica-tecnica11.doc

Sito web da visitare: http://www.unishare.it

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