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fisica:esperienze:trasformazioni_termodinamiche

Trasformazioni termodinamiche

LAB2GO Scienza

Descrizione

Un sistema termodinamico è perfettamente descritto da tre coordinate termodinamiche, pressione, temperatura e volume, ma la conoscenza di due qualunque delle tre grandezze determina la conoscenza della terza. Un esempio è dato dall'equazione di stato dei gas perfetti , che lega le tre coordinate termodinamiche attraverso la relazione pV = nRT, dove è sufficiente conoscere, per esempio, p e T per ricavare V.

Un sistema termodinamico si trova allo stato di equilibrio termodinamico quando le tre grandezze che lo caratterizzano sono costanti nel tempo. Un gas perfetto in un recipiente chiuso, isolato dall'esterno, per il quale vale l'equazione di stato dei gas perfetti, si trova allo stato di equilibrio. Se però il recipiente che contiene il gas è chiuso da un pistone, alzando o abbassando il pistone il gas subirà una trasformazione termodinamica, dove la sua pressione varia (aumenta o diminuisce) e solo dopo un determinato periodo di tempo si ristabilisce l'equilibrio. Una trasformazione termodinamica è caratterizzata dal passaggio di un sistema termodinamico da uno stato iniziale (che chiameremo A) a uno stato finale (che chiameremo B), attraverso una successione di stati intermedi. Una trasformazione di questo tipo viene in genere rappresentata su un piano cartesiano riportando in ascissa i valori del volume V del sistema e in ordinata i valori della pressione p del sistema. Un sistema in equilibrio è rappresentato da un punto nel piano pressione-volume (o piano p,V), mentre una trasformazione è rappresentata da una linea, o da una successione di linee, che porta il sistema da un punto a un altro (v. fig. 14.1).

Una trasformazione termodinamica si dice reversibile se può essere compiuta nei due sensi senza che vi sia traccia nell'ambiente esterno, ovvero se, data una trasformazione da uno stato iniziale A a uno stato finale B, passando per il segmento AB, è possibile ripercorrere la trasformazione nel senso BA e riportare il sistema allo stato iniziale. Se per esempio un sistema, nel passare da uno stato a un altro, cede calore all'ambiente circostante, la trasformazione inversa non sarà più possibile, e dunque in questo caso si parla di trasformazione irreversibile. La maggior parte delle trasformazioni che avvengono in natura sono irreversibili, perché è impossibile eliminare gli scambi di calore con l'esterno (dovuti anche agli attriti).

Una trasformazione termodinamica può avvenire in modo che una delle tre coordinate rimanga costante: si parla di trasformazione isotermica se la temperatura rimane costante durante il processo, di trasformazione isobara se avviene a pressione costante e di trasformazione isocora (o isometrica) se avviene a volume costante. Infine, una trasformazione termodinamica che avviene a calore costante, ovvero senza che avvengano scambi di calore tra il sistema e l'ambiente circostante, si dice adiabatica.

Strumenti

Strumenti necessari Descrizione
Kit TermodinamicoKit per esperienze termodinamiche su gas e liquidi

Sitografia

fisica/esperienze/trasformazioni_termodinamiche.txt · Ultima modifica: 2019/09/23 14:30 (modifica esterna)