TERMOLOGIA

TEMPERATURA

– LA TEMPERATURA E’ UN INDICE DELLA SENSAZIONE FISIOLOGICA DICALDO/FREDDO. A LIVELLO MICROSCOPICO E’ INDICE DELLO STATO DIAGITAZIONE TERMICA MOLECOLARE, ESSENDO PROPORZIONALE ALLA ENERGIA CINETICA MEDIA DELLE MOLECOLE

– DEFINIZIONE OPERATIVA: LA T. E’ LA GRANDEZZA MISURATA MEDIANTE IL TERMOMETRO. ESSO MISURA DIRETTAMENTE UNA GRANDEZZA CORRELATA ALLA TEMPERATURA (G. TERMOMETRICA) DA CUI RICAVARE IL VALORE DELLA T. PREVIA TARATURA DEL CUI RICAVARE IL VALORE DELLA T. PREVIA TARATURA DEL TERMOMETRO (E DEFINIZIONE DI UNA SCALA TERMOMETRICA)

– TERMOMETRI: • A ESPANSIONE LIQUIDA (VOLUME, ALTEZZA)

• A RESISTENZA ELETTRICA (R)

• A TERMOCOPPIA (ddp)

• A GAS PERFETTO (Vp ; Pv)

SCALA TERMOMETRICA

• CELSIUS

– SONO DEFINITI 2 PUNTI FISSI :T. DEL GHIACCIO

FONDENTE A PRESSIONE NORMALE, CUI VIENE

ASSEGNATO VALORE 0°C ; T DELL’ACQUA ASSEGNATO VALORE 0°C ; T DELL’ACQUA

BOLLENTE ALLA STESSA PRESSIONE CUI VIENE

ASSEGNATO VALORE 100°C

– IL ‘GRADO CELSIUS’ E’ DEFINITO COME LA

CENTESIMA PARTE DELL’INTERVALLO TRA TALI

TEMPERATURE (SCALA CENTIGRADA)

SCALA TERMOMETRICA

• KELVIN– E’ STABILITA UNA GRANDEZA TERMOMETRICA PARTICOLARE

(PRESSIONE DI UN GAS PERFETTO A VOLUME COSTANTE)

– SI ASSEGNA IL VALORE (ESTRAPOLATO) PARI A 0 K PER LA TEMPERATURA ALLA QUALE TALE PRESSIONE SI ANNULLEREBBE

– E’ DEFINITO UN UNICO PUNTO FISSO (REALE) : TEMPERATURA – E’ DEFINITO UN UNICO PUNTO FISSO (REALE) : TEMPERATURA DELLA CELLA A PUNTO TRIPLO CUI VIENE ASSEGNATO VALORE DI 273,16 K (IN MODO TALE CHE ANCHE LA SCALA KELVIN SIA CENTIGRADA)

– SI HA QUINDI CHE IL KELVIN E’ DEFINITO COME LA 273,16esima PARTE DELL’INTERVALLO TRA LE DUE TEMPERATURE DEFINITE

– TALE VALORE E’ STATO SCELTO PERCHE’ ANCHE TALE SCALA SIA CENTIGRADA, OVVERO IN MODO TALE CHE IL VALORE DELLE DUE UNITA’ KELVIN E GRADO CELSIUS SIA LO STESSO

CONVERSIONI

T/K = t/°C + 273,15

CALORE

• IL CALORE E’ UNA FORMA DI ENERGIA ‘IN TRANSITO’ CHE (come il lavoro) PUO’ AUMENTARE (o diminuire) L’ENERGIA INTERNA DI UN SISTEMA. IL PASSAGGIO DI CALORE (al contrario del lavoro che è compiuto da una forza) E’ DOVUTO A UNA DIFFERENZA DITEMPERATURA.

• LA QUANTITA’ DI CALORE (Q) SI MISURA IN JOULE (J). 1 cal = 4,186 J

• LA RAPIDITA’ CON CUI SI PROPAGA CALORE VIENE QUANTIFICATA • LA RAPIDITA’ CON CUI SI PROPAGA CALORE VIENE QUANTIFICATA DALLA GRANDEZZA:– FLUSSO DI CALORE H = CALORE CHE ATTRAVERSA UNA SEZIONE DATA

NELL’UNITA’ DI TEMPO = Q/t e si esprime, nel S.I., in J/s = W

– Il valore di H aumenta (in alcune circostanze in modo direttamente proporzionale) con la differenza di temperatura che determina il passaggio di calore

FLUSSO DI CALORE

• CONDUZIONE

• H = K A/d ΔT

• CONVEZIONE• CONVEZIONE

• IRRAGGIAMENTO

• Hemesso = σ e A T4

EFFETTI DELLA SOMMINISTRAZIONE DI CALORE

LEGGE DEL RISCALDAMENTO

• Q = C ΔT

• C = capacità termica = cs M; calore specifico (J/kg K)

• C = c n; c capacità termica molare (J/mol K)

• cs acqua = 1 cal/g °C = 4,186 kJ/kg K

Passaggi di stato

Q = CL ∆M

CL = CALORE LATENTE (J/kg)

TENSIONE DI VAPORE

• UN LIQUIDO TENDE A EVAPORARE FINO A CHE LA PRESSIONE

DEL VAPORE (PVAPORE) RAGGIUNGE UNA PRESSIONE ‘SOGLIA’

(PVAPOR SATURO) IL CUI VALORE DIPENDE SOLO DALLA SOSTANZA

E DALLA TEMPERATURA

pv 1

T

pv

pest

Teb2Teb1

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LEGGE DI STATO DEI GAS PERFETTI

• BOYLE: con T cost, P e V inversamente proporz.

• CHARLES: con P cost., V e T dirett. Proporz.

• GAY LUSSAC: con V cost, P e T dirett. Proporz.

• AVOGADRO: gas diversi (perfetti) nello stesso stato (P,V,T) contengono la stessa quantità di sostanza. contengono la stessa quantità di sostanza.

1 mol ≈ 6 ∙1023 molecole (NA numero di Avogadro)

• DALTON: la pressione di una miscela di gas (perfetti) è la somma delle loro pressioni parziali

• PV = nRT; R = 8,31 J/K mol (costante dei gas perfetti)

TEORIA CINETICA

• MODELLO DI GAS PERFETTO: atomi non interagenti se non per urto elastico tra loro e con le pareti del contenitore; volume proprio trascurabile rispetto a quello occupato

• P (dovuta agli urti molecolari) proporzionale a • P (dovuta agli urti molecolari) proporzionale a v(media) e a densità del gas

• E (interna ) = 3/2 nRT interpretabile come energia cinetica totale

• Il comportamento di un gas reale può approssimarsi a quello di un gas perfetto quando rarefatto.

PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA

1) Q+L = ∆E

2) ∆Sisol ≥ 0 (>irr, =rev)1. Enunciato di Kelvin:

calore passa spontaneamente da una

Tc

Qcspontaneamente da una temperatura maggiore a una minore

2. Enunciato di Clausius: è impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia trasformare in lavoro il calore derivante da un’unica sorgente

MT

Tf

Qf

L