Lezione n 5 Corso di termodinamica Termodinamica degli

Lezione n. 5 (Corso di termodinamica) Termodinamica degli stati: superficie caratteristica e piani termodinamici

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Indice Ø Ø Ø Stati della materia Regola delle fasi e postulato di stato Superficie caratteristica Diagramma T-v Diagramma p-T Diagramma p-v Coefficienti di espansione e comprimibilità Calori specifici Diagramma T-s Diagramma h-s Diagramma p-h

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Stati della materia Una sostanza pura è una sostanza la cui composizione chimica non varia. Ossigeno Acqua Aria Una sostanza pura non deve necessariamente essere composta da un unico elemento chimico. O 2

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Fasi La fase è l’insieme delle parti omogenee del sistema aventi lo stesso stato intensivo. Una sostanza pura può trovarsi in diverse fasi. solida liquida aeriforme

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Passaggi di fase Co nd en sa zio ne SOLIDA ne io az or ap ne Ev zio sa en nd Co Su bli ma zio ne AERIFORME Fusione Solidificazione LIQUIDA

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati 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) TB>TA T p = cost. v. B>v. A TB temperatura di liquefazione Calore B A v

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati 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 T p = cost. C D B Calore A v

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati 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 (ciò non è vero nell’intervallo 0 -4°C per l’acqua) T p = cost. E D B Calore A v

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati 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 T p = cost. F E D B Calore A v

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati 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. T G E p = cost. F D B Calore A v

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Riassumendo p = cost. T Vapore Liquido + vapore Liquido Solido + liquido Solido v

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Temperatura e pressione critica T r 1 b ar 2 b ar 5 ba 10 b ar Tc Vapore saturo secco Liquido saturo vc v

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati 5 ba r 10 b ar Riassumendo 1 b ar T Liquido Vapore saturo Liquido saturo Solido Vapore secco Liquido e solido v

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati liquido-gas solido vapore surriscaldato solidoliquido solido-gas

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Pressione Diagramma p-T Line Fase liquida di ea Lin ne fazio e Lin ne zio a blim ev ap or lique az ion e a di Fase solida i su d a Punto critico Punto triplo Fase vapore Temperatura

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Diagramma p-v n n area sottesa (lrev) elevata pendenza curva limite inferiore

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Coefficiente di espansione isobaro

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Coefficiente di compressibilità isotermo

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Tabella di b e T

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Calori specifici cp e cv

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Tabella calori specifici medi

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Diagramma h-s n n punto critico isotermobarica andamento lineare isobare (nella zona vapore) andamento asintotico orizzontale isoterme (gas)

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Diagramma di Mollier (acqua)

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Diagramma T-s n n area sottesa (qrev) pendenza isocore e isobare

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Diagramma T-s (acqua)

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Diagramma p-h

Modulo di Termodinamica Lezione 5 – Termodinamica degli stati Diagramma p-h R-134