Transcript legge di Charles.

Liceo Scientifico “ M. Curie “
Equilibrio Termodinamico
Lo stato di un sistema macroscopico in equilibrio
Termodinamico è determinato dal valore costante che
assumono le grandezze: temperatura, pressione,
volume, che devono essere costanti in tutti i punti del
sistema che sto indagando.
P,V,T, si dicono variabili termodinamiche o variabili di
stato.
Quando un sistema macroscopico passa da uno stato
di equilibrio a un altro si dice che ha luogo una
trasformazione termodinamica.
Il compito della termodinamica è studiare le
trasformazioni che mi fanno passare da uno stato
all’altro.
P1 – V1 – T1
P2 – V2 – T2
Sistema termodinamico
E’ un sistema che viene studiato negli scambi di calore e lavoro.
ES. un cilindro dotato di pistone a tenuta che può scorrere liberamente
oppure bloccato nella sua posizione
All’interno del cilindro vi è un gas
Le pareti sono isolanti termici perfetti
Il fondo è un conduttore o isolante perfetto di calore per
assorbire o cedere energia termica
Il cilindro è dotato di strumenti di misura per monitorare
pressione temperatura.
Se forniamo calore al sistema il gas si espande.
EQUILIBRIO TERMODINAMICO
Uno stato di equilibrio è caratterizzato da: pressione P, volume V, temperatura
T
Equilibrio meccanico
Equilibrio termico
Equilibrio chimico
La risultante di tutte le forze agenti
sul sistema deve essere uguale a
zero
La temperatura deve essere uguale in
tutto il fluido
La struttura interna e la
composizione chimica deve essere
la stessa
Principio zero della termodinamica
Corpi A, B, C
A è in equilibrio termico con C
B è in equilibrio termico con C
A è in equilibrio
termico con C
Assioma provato nelle numerosissime esperienze
Il termometro misura la temperatura basandosi proprio su questo principio.(
il termometro è in equilibrio termico col corpo).
Es
Trasformazioni termodinamiche
Gas perfetto
A
B
p1
T
r
a
s
f
o
r
m
a
z
i
o
n
i
Isobare
Pressione costante
V1
V2
Volume V
Isocòre
Volume costante
p1
A
p2
C
V1
Isoterme
Temperatura
A
p1
costante
B
p2
V1
V2
T
r
a
s
f
o
r
m
a
z
i
o
n
i
adiabatiche
cicliche
Reali
Trasformazione in cui non vi è scambio di
calore tra il sistema fisico e l’ambiente
esterno
Lo stato iniziale coincide con lo stato
finale.
Considero il pistone – cilindro, e il
gas che si trova in equilibrio
termodinamico in A ,
Se di colpo avviene un’espansione
che porta il pistone in B, P e V non
sono più uniformi ma variano da
punto a punto ( vortici ).
Trasformazione reale
B
A
Le Leggi fisiche che descrivono il
comportamento di un gas ideale sono leggi
empiriche e vanno sotto il nome di:
Legge di Boyle
Legge di Charles
Legge di Gay – Lussac
2. La pressione del gas
I gas non hanno forma propria, ma occupano quella del
recipiente che li contiene: le particelle, quando sono
lontane le une dalle altre, non risentono delle forze
attrattive.
2. La pressione del gas
In generale, la pressione p è data dal rapporto tra la forza
F, che agisce perpendicolarmente a una superficie, e l’area
s della superficie stessa.
2. La pressione del gas
2. La pressione del gas
•La pressione è una grandezza intensiva.
•L'unità di misura della pressione nel
Sistema Internazionale è il pascal (Pa), pari
a un newton (N) per metro quadrato (m2).
•
1 Pa = 1N / m2
2. La pressione del gas
•Nel 1644 Torricelli costruì un dispositivo
per misurare la pressione atmosferica: il
primo barometro a mercurio. Prese un
lungo tubo di vetro, chiuso ad una estremità,
lo riempì di mercurio e lo capovolse.
•A livello del mare, il livello del mercurio nel
tubo si abbassava ad un’altezza di 760 mm.
3. La legge di Boyle
•Sperimentalmente, Boyle ha dimostrato
che, a temperatura costante, la pressione di
una data quantità di gas è inversamente
proporzionale al suo volume.
•
p V = k
•con T costante.
•Questa è la legge di Boyle.
3. La legge di Boyle
4. La legge di Charles
•Charles dimostrò sperimentalmente che, a
pressione costante, il volume di una data
quantità di gas è direttamente proporzionale
alla sua temperatura assoluta.
•
V/T = k
•con T temperatura assoluta e p costante
•Questa è la legge di Charles.
4. La legge di Charles
4. La legge di Charles
•–273,15 °C è lo zero assoluto (0 K),
ovvero la temperatura alla quale il volume
dei gas si annulla.
5. La legge di Gay-Lussac
•Sperimentalmente Gay-Lussac ha
dimostrato che, a volume costante, la
pressione di una data quantità di gas è
direttamente proporzionale alla sua
temperatura assoluta.
•
p/T = k
•con V costante.
•Questa è la legge di Gay-Lussac.
5. La legge di Gay-Lussac