Lezione n 3 Corso di termodinamica Il Primo

Lezione n. 3 (Corso di termodinamica) Il Primo principio della termodinamica

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Indice Ø Ø Ø Ø Equazioni di bilancio Portata Bilancio di massa Energia Flussi di energia: calore e lavoro Lavoro d’elica e di variazione di volume Bilancio di energia per sistemi chiusi Primo principio della termodinamica per sistemi chiusi (convenzione del segno)

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Equazione di bilancio $ entrata + $ generata = $ uscita + $ distrutta + $ accumulata

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Equazione di bilancio La quantità di G entrata + La quantità di G generata = La quantità di G distrutta + La quantità di G uscita + La quantità di G accumulata

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Bilancio di una grandezza G Regime stazionario La quantità di G accumulata = 0 La quantità di G entrata + La quantità di G generata = La quantità di G distrutta + La quantità di G uscita

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Bilancio Grandezza conservativa La quantità di G generata = 0 La quantità di G distrutta = 0 La quantità di G entrata = La quantità di G uscita

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Massa La massa è una grandezza conservativa La massa non può essere generata La massa non può essere distrutta mgen= 0 mdis= 0

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Bilancio di massa per SA me 1 mu 1 me 2 mu 2 me 3 mu 3

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Portata di un fluido Dm Portata massica A w. Dq Portata volumetrica

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Energia n n Definizione: n Capacità di un sistema di compiere lavoro Forme di energia n Energia meccanica (cinetica e potenziale) n Energia chimica e nucleare n Energia elettrica n Energia interna n … n Energia eolica, solare, rinnovabile, …

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Energia interna n L’energia interna di un sistema è la somma di tutte le forme microscopiche di energia n energia sensibile: cinetica traslazionale, di rotazione e di vibrazione, n energia latente: legata alle forze intermolecolari

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Trasformazioni di energia n Trasformazioni dell’energia Energia chimica Energia termica n Energia meccanica Energia elettrica n Energia termica Energia meccanica n … n

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Proprietà dell’ energia (postulato dell’energia) L’ energia è una proprietà termodinamica estensiva (che gode della proprietà additiva) e conservativa L’ energia non può essere generata L’ energia non può essere distrutta Egen= 0 Edis= 0

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Flusso di energia: Modo Calore calore Energia trasferita tra due sistemi a causa di una differenza di temperatura

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Flusso di energia: Modo Lavoro lavoro spostamento 1 kg Energia trasferita tra due sistemi per una causa non riconducibile ad una differenza di temperatura

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Lavoro di variazione di volume Lavoro che l’ambiente compie su un sistema chiuso (o viceversa) per spostare una sua parete Lp= forza·spostamento pex dz gas A

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Lavoro d’elica Una girante calettata ad un albero posto in rotazione da un motore elettrico trasferisce energia in modo lavoro al fluido ventilatore, pompa Una girante posta in rotazione dal fluido in moto trasferisce energia in modo lavoro all’albero cui è calettata turbina idraulica

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Bilancio di energia per sistemi chiusi

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Primo principio per sistemi chiusi

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Primo principio per sistemi chiusi (forma differenziale)

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Esercizio Un provino di ferro da 5 kg alla temperatura di 120 °C è posto in un recipiente termicamente isolato contenente 50 dm 3 di acqua a 20 °C. Quale sarà la temperatura all’equilibrio?

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Flussi di energia Lavoro di pulsione Lavoro che il fluido in moto compie per entrare o uscire dal volume di controllo Lp= forza·spostamento A pp w

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Flussi di energia Energia cinetica Flusso convettivo Energia interna Energia potenziale

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Bilancio di energia regime stazionario 1 ingresso 1 uscita

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Bilancio di energia sistema chiuso

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Un provino di ferro da 5 kg alla temperatura di 120 °C è posto in un recipiente termicamente isolato contenente 50 dm 3 di acqua a 20 °C. Quale sarà la temperatura all’equilibrio?

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Un serbatoio d’acqua ha la forma di un cilindro con 60 cm di diametro e 120 cm di altezza. Il condotto di carico immette 2 kg/s di acqua; attraverso il tubo di scarico (raggio interno 2 cm) l’acqua esce alla velocità di 0, 5 m/s. Quanto tempo è necessario per riempire la metà del serbatoio? Acqua i u

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio

Modulo di Termodinamica Lezione 3 Primo Principio Limiti del primo principio n n n Non spiega la direzione dei fenomeni (ovvero delle trasformazioni termodinamiche) Non spiega la diversa qualità dell’energia Non da alcuna indicazione sulla possibilità di trasformare una forma di energia in un altra