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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II Dott. Ing. Giuseppe Graziuso Napoli 08/01/2010 CORSO DI LAUREA IN TECNICHE DELLA PREVENZIONE NELL’AMBIENTE E NEI  LUOGHI DI LAVORO FISICA TECNICA AMBIENTALE LEZIONE II Anno Accademico 2009/2010 FACOLTA’ DI MEDICINA E CHIRURGIA
OBIETTIVO DEL CORSO ,[object Object]
PROGRAMMA DEL CORSO ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],PROGRAMMA I SEZIONE
INTRODUZIONE ALLA TERMODINAMICA: TERMINOLOGIA ,[object Object],[object Object]
TERMINOLOGIA ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
SISTEMA E AMBIENTE IL  SISTEMA   È LA QUANTITÀ DI MATERIA  O  LA REGIONE DI SPAZIO OGGETTO DI STUDIO. TUTTO CIÒ CHE È ESTERNO AL SISTEMA COSTITUISCE  L’AMBIENTE . LA SUPERFICIE REALE O IMMAGINARIA CHE SEPARA IL SISTEMA DALL’AMBIENTE È LA  SUPERFICIE DI CONTROLLO . Ambiente Superficie di controllo S.C. Sistema
VINCOLI DI UN SISTEMA ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],S.I.
TIPOLOGIE DI SISTEMI ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
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APPROCCIO MACROSCOPICO ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
PROPRIETÀ TERMODINAMICHE Intensiva Estensiva La proprietà è qualunque grandezza caratteristica del sistema . il valore è indipendente dall’estensione del sistema. pressione, temperatura, conducibilità termica il valore è dipendente dall’estensione del sistema. massa, entropia, volume, energia
PROPRIETÀ SPECIFICHE Proprietà  Estensiva volume specifico, energia specifica,  entropia specifica massa proprietà specifica
EQULIBRIO TERMODINAMICO ,[object Object],[object Object]
STATO TERMODINAMICO ED EQUAZIONI  DI STATO ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
SISTEMA SEMPLICE P,V,T ,[object Object],[object Object]
TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE ,[object Object],[object Object],[object Object],p v Isocora Isobara Isoterma
CALORE E LAVORO FORME DI ENERGIA CHE ATTRAVERSANO I CONTORNI DEL SISTEMA DURANTE UNA QUALSIASI TRASFORMAZIONE. CALORE, Q TRASFERIMENTO DI ENERGIA IN CONSEGUENZA DI UNA DIFFERENZA DI TEMPERATURA FRA SISTEMA E AMBIENTE. POSITIVO SE L’ENERGIA È FORNITA AL SISTEMA, NEGATIVO NEL CASO OPPOSTO. LAVORO, L TUTTE LE ALTRE FORME DI ENERGIA SCAMBIATA FRA SISTEMA E AMBIENTE. POSITIVO SE COMPIUTO DAL SISTEMA VERSO L’ESTERNO, NEGATIVO NEL CASO OPPOSTO.
LAVORO ,[object Object]
CALORE ,[object Object],[object Object],[object Object]
Termodinamica degli stati
Una sostanza pura non deve necessariamente essere composta da un unico elemento chimico. STATI DELLA MATERIA Una sostanza pura è una sostanza la cui composizione chimica non varia. Acqua Aria Ossigeno O 2
solida liquida aeriforme FASI LA FASE È L’INSIEME DELLE  PARTI OMOGENEE DEL SISTEMA AVENTI LO STESSO STATO INTENSIVO. UNA SOSTANZA PURA PUÒ TROVARSI IN DIVERSE FASI.
PASSAGGI DI FASE Fusione Solidificazione Evaporazione Condensazione Condensazione Sublimazione SOLIDA AERIFORME LIQUIDA
Si consideri un sistema pistone-cilindro contenente una sostanza pura, al quale viene somministrato calore a pressione costante (trasformazione isobara) Trasformazione internamente reversibile Il sistema è inizialmente nello stato A (fase solida) Calore T B >T A v B >v A T B  temperatura di liquefazione p = cost. T v A B
Calore RAGGIUNTO LO STATO B LA SOSTANZA IN FASE SOLIDA COMINCIA A LIQUEFARSI. Nello stato C sono presenti la fase liquida e la fase solida. Durante questa trasformazione aumenta la quantità di sostanza in fase liquida e diminuisce quella in fase solida. La trasformazione termina quando l’ultimo cristallo di ghiaccio liquefa. Il processo è  isotermo D C p = cost. T v A B
Calore Raggiunto lo stato D la sostanza in fase liquida subisce un aumento di temperatura  fino al punto E. Inoltre è possibile osservare un leggero incremento del volume E (ciò non è vero nell’intervallo 0-4°C per l’acqua) p = cost. T v A B D
Calore Raggiunto lo stato E la sostanza in fase liquida comincia ad  evaporare. Sono presenti la fase liquida e la fase gassosa. Durante questa trasformazione aumenta la quantità di sostanza in fase gassosa e diminuisce quella in fase liquida. La trasformazione termina quando l’ultimo goccia di acqua evapora.  Il processo è isotermo F p = cost. T v A B D E
Calore Raggiunto lo stato E la sostanza è in procinto di evaporare Nello stato F sono presenti la fase liquida e la fase gassosa. Durante questa trasformazione aumenta la quantità di sostanza in fase gassosa e diminuisce quella in fase liquida. La trasformazione termina quando l’ultimo goccia di liquido evapora. G p = cost. T v A B D E F
Riassumendo p = cost. Solido Solido + liquido Liquido Liquido + vapore Vapore T v
Temperatura e pressione critica Liquido saturo Vapore saturo Vapore saturo secco T c v c 1 bar 2 bar 5 bar 10 bar T v

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principi di termodinamica 2

  • 1. UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II Dott. Ing. Giuseppe Graziuso Napoli 08/01/2010 CORSO DI LAUREA IN TECNICHE DELLA PREVENZIONE NELL’AMBIENTE E NEI LUOGHI DI LAVORO FISICA TECNICA AMBIENTALE LEZIONE II Anno Accademico 2009/2010 FACOLTA’ DI MEDICINA E CHIRURGIA
  • 2.
  • 3.
  • 4.
  • 5.
  • 6.
  • 7. SISTEMA E AMBIENTE IL SISTEMA È LA QUANTITÀ DI MATERIA O LA REGIONE DI SPAZIO OGGETTO DI STUDIO. TUTTO CIÒ CHE È ESTERNO AL SISTEMA COSTITUISCE L’AMBIENTE . LA SUPERFICIE REALE O IMMAGINARIA CHE SEPARA IL SISTEMA DALL’AMBIENTE È LA SUPERFICIE DI CONTROLLO . Ambiente Superficie di controllo S.C. Sistema
  • 8.
  • 9.
  • 10.
  • 11.
  • 12. PROPRIETÀ TERMODINAMICHE Intensiva Estensiva La proprietà è qualunque grandezza caratteristica del sistema . il valore è indipendente dall’estensione del sistema. pressione, temperatura, conducibilità termica il valore è dipendente dall’estensione del sistema. massa, entropia, volume, energia
  • 13. PROPRIETÀ SPECIFICHE Proprietà Estensiva volume specifico, energia specifica, entropia specifica massa proprietà specifica
  • 14.
  • 15.
  • 16.
  • 17.
  • 18. CALORE E LAVORO FORME DI ENERGIA CHE ATTRAVERSANO I CONTORNI DEL SISTEMA DURANTE UNA QUALSIASI TRASFORMAZIONE. CALORE, Q TRASFERIMENTO DI ENERGIA IN CONSEGUENZA DI UNA DIFFERENZA DI TEMPERATURA FRA SISTEMA E AMBIENTE. POSITIVO SE L’ENERGIA È FORNITA AL SISTEMA, NEGATIVO NEL CASO OPPOSTO. LAVORO, L TUTTE LE ALTRE FORME DI ENERGIA SCAMBIATA FRA SISTEMA E AMBIENTE. POSITIVO SE COMPIUTO DAL SISTEMA VERSO L’ESTERNO, NEGATIVO NEL CASO OPPOSTO.
  • 19.
  • 20.
  • 22. Una sostanza pura non deve necessariamente essere composta da un unico elemento chimico. STATI DELLA MATERIA Una sostanza pura è una sostanza la cui composizione chimica non varia. Acqua Aria Ossigeno O 2
  • 23. solida liquida aeriforme FASI LA FASE È L’INSIEME DELLE PARTI OMOGENEE DEL SISTEMA AVENTI LO STESSO STATO INTENSIVO. UNA SOSTANZA PURA PUÒ TROVARSI IN DIVERSE FASI.
  • 24. PASSAGGI DI FASE Fusione Solidificazione Evaporazione Condensazione Condensazione Sublimazione SOLIDA AERIFORME LIQUIDA
  • 25. Si consideri un sistema pistone-cilindro contenente una sostanza pura, al quale viene somministrato calore a pressione costante (trasformazione isobara) Trasformazione internamente reversibile Il sistema è inizialmente nello stato A (fase solida) Calore T B >T A v B >v A T B temperatura di liquefazione p = cost. T v A B
  • 26. Calore RAGGIUNTO LO STATO B LA SOSTANZA IN FASE SOLIDA COMINCIA A LIQUEFARSI. Nello stato C sono presenti la fase liquida e la fase solida. Durante questa trasformazione aumenta la quantità di sostanza in fase liquida e diminuisce quella in fase solida. La trasformazione termina quando l’ultimo cristallo di ghiaccio liquefa. Il processo è isotermo D C p = cost. T v A B
  • 27. Calore Raggiunto lo stato D la sostanza in fase liquida subisce un aumento di temperatura fino al punto E. Inoltre è possibile osservare un leggero incremento del volume E (ciò non è vero nell’intervallo 0-4°C per l’acqua) p = cost. T v A B D
  • 28. Calore Raggiunto lo stato E la sostanza in fase liquida comincia ad evaporare. Sono presenti la fase liquida e la fase gassosa. Durante questa trasformazione aumenta la quantità di sostanza in fase gassosa e diminuisce quella in fase liquida. La trasformazione termina quando l’ultimo goccia di acqua evapora. Il processo è isotermo F p = cost. T v A B D E
  • 29. Calore Raggiunto lo stato E la sostanza è in procinto di evaporare Nello stato F sono presenti la fase liquida e la fase gassosa. Durante questa trasformazione aumenta la quantità di sostanza in fase gassosa e diminuisce quella in fase liquida. La trasformazione termina quando l’ultimo goccia di liquido evapora. G p = cost. T v A B D E F
  • 30. Riassumendo p = cost. Solido Solido + liquido Liquido Liquido + vapore Vapore T v
  • 31. Temperatura e pressione critica Liquido saturo Vapore saturo Vapore saturo secco T c v c 1 bar 2 bar 5 bar 10 bar T v