Espansione gas-idee confuse
Ciao a tutticsono nuovo del forum! Mi sono iscritto principalmente perche ho dubbi sul comportamento dei gas e non sapevo a chi rivolgermi...in pratica sto studiando chimica-fisica. I miei dubbi sono diversi,ad esempio perche nella formula del lavoro compiuto da un gas a p costante (-p dV) considero la p esterna e non la pressione interna del gas? Discorso simile in un espansione isoterma: in un espansione isoterma il gas esercita lavoro di espansione e la sua energia interna diminuisce...cio causa una diminuzione conseguente di T. Siccome si vuole che T sia costante e necessario che il sistema prende contnuamente energia in foema di calore dall ambiente in modo che T rimanga costante nel tempo...se percio il gas si espande e T deve rimanere costante e necessario che la pressione p vari. Ora nella formula del libro ho: w= -integrale di p x dv....ma la p mi dice che e la pressione sterna e non quella interna del gas...come mai? Non e la pressione interna che deve variare a causa di T costante per ogni variazione infinitesimale dv del gas in espansione? perche in Tutte ste formule mi trovo la pressio.e esterna e non quella interna, che cioe e quella propria del gas? Grazie
Risposte
come vedi nelle formule compare un bel $-$
stiamo parlando di trasformazioni reversibili :quindi,istante per istante si assume che la pressione esterna sia uguale a quella del gas e che i lavori infinitesimi fatti dal gas e dall'ambiente siano opposti
quindi,il gas compie un lavoro infinitesimo $pdV$ e l'ambiente un lavoro infinitesimo $-pdV$
stiamo parlando di trasformazioni reversibili :quindi,istante per istante si assume che la pressione esterna sia uguale a quella del gas e che i lavori infinitesimi fatti dal gas e dall'ambiente siano opposti
quindi,il gas compie un lavoro infinitesimo $pdV$ e l'ambiente un lavoro infinitesimo $-pdV$
Mmm ok grazie...avevo un ulteriore dubbio: qual e la differenza tra un espansione adiabatica euna isobqra? In una trasformazione adiabatica il gas non puo scambiare calore con l ambiente. Percio se il gas si espande contro una pressione esterna dovra compiere un lavoro. Compiendo lavoro la sua energia interna diminuisce e siccome in un gas reale e proporzionale nto in seguito allaT allora anche la temperatura decresce. Il sistema non puo ripristinare laT originaria in quanto non puo assorbire calore dall ambiente. Percio per un espansione adiabatica il volume aumenta e la T diminuisce. Cosa succede alla pressione? essadovrebbe subire un decremento sia a causa dell aumento di volume sia della diminuizione della temperatura. In una espansione isobara,ad esempio un gas che si espande conto la pressione esterna ambientale la pressione e costante. ora l espansione costa energia che il gas pero recupera giusto? Ma avendo compito un espansione la sua energia diminuisce e conseguentemente anche la pressione. Come fa la p a rimanere costante? ...il sistema.assorbe altro calore dall ambiente?
per quanto riguarda l'espansione adiabatica è corretto quello che dici
per quanto riguarda l'espansione isobara reversibile,lo dice la parola stessa : la pressione resta costante durante la trasformazione e l'energia viene acquisita durante la trasformazione
questa energia viene spesa in parte per compiere lavoro e in parte viene immagazzinata(infatti aumenta anche la temperatura)
per quanto riguarda l'espansione isobara reversibile,lo dice la parola stessa : la pressione resta costante durante la trasformazione e l'energia viene acquisita durante la trasformazione
questa energia viene spesa in parte per compiere lavoro e in parte viene immagazzinata(infatti aumenta anche la temperatura)
mm ok....chiudendo il cerchio per una trasformazione isoterma puoi dirmi se il mio ragionamento è corretto?
da quel che ho capito in una espansione isoterma il gas deve restare alla medesima temperatura. T=cost. ma il fatto che la T debba essere costante non significa che non si verifichi trasferimento di (energia in forma di) calore tra sistema e ambiente.
Infatti T deve rimanere costante. Il gas per espandersi dovrà compiere un lavoro sulla pressione esterna e perciò perderà energia che equivale a diminuzione di Temperatura. Il sistema per rimanere a T costante dovrà perciò assorbire calore dall'ambiente per compensare la diminuzione causata dal lavoro espansivo eseguito.
Il gas espandendosi e al CONTEMPO rimanendo costante come temperatura per via del continuo apporto di calore da parte di una fonte esterna deve per forza di cose modificare la pressione di un valore dV inversamente proporzionale ad ogni dV infinitesimo di espansione visto che se una grandezza tra p,v e t è costante le altre devono variare in proporzione(diretta o inversa)
il calore totale fornito corrisponde percio al lavoro di espansione totale.
è corretto il ragionamento se si allora perche in una isoterma q=Weffettuato mentre in una isobara non vale l'uguaglianza p=q?
in fondo se scaldo un gas questo per mantenere costante la pressione deve aumentare il volume...l'aumento di volume corrisponde al lavoro eseguito per mantenere costante p....insomma similmente a quanto accade in una isoterma
GRAZIE:)
da quel che ho capito in una espansione isoterma il gas deve restare alla medesima temperatura. T=cost. ma il fatto che la T debba essere costante non significa che non si verifichi trasferimento di (energia in forma di) calore tra sistema e ambiente.
Infatti T deve rimanere costante. Il gas per espandersi dovrà compiere un lavoro sulla pressione esterna e perciò perderà energia che equivale a diminuzione di Temperatura. Il sistema per rimanere a T costante dovrà perciò assorbire calore dall'ambiente per compensare la diminuzione causata dal lavoro espansivo eseguito.
Il gas espandendosi e al CONTEMPO rimanendo costante come temperatura per via del continuo apporto di calore da parte di una fonte esterna deve per forza di cose modificare la pressione di un valore dV inversamente proporzionale ad ogni dV infinitesimo di espansione visto che se una grandezza tra p,v e t è costante le altre devono variare in proporzione(diretta o inversa)
il calore totale fornito corrisponde percio al lavoro di espansione totale.
è corretto il ragionamento se si allora perche in una isoterma q=Weffettuato mentre in una isobara non vale l'uguaglianza p=q?
in fondo se scaldo un gas questo per mantenere costante la pressione deve aumentare il volume...l'aumento di volume corrisponde al lavoro eseguito per mantenere costante p....insomma similmente a quanto accade in una isoterma
GRAZIE:)
Dunque in un espansione isobara il gas si espande a p costante. In genere e necessario riscaldare il sistema fornendo calore. Ora parte di questo calore serve per fare innalzare il gas di temperatura e parte per garantirgli di espandersi aumentando il volume, visto che p deve rimanere costante. Per esandersi il gas deve compiere lavoro perdendo parte dell energia interna...cio porterebbe a una diminuzione di T e percio e necessario fornirgli l energia sufficiente dall esterno tramite calore. Pcio e necessario fornirgli calore si per aumentargli la temperatura e siq per non permettere che la temperatura si abbassi a causa del l lavoro di espansione del gas.... Tutto cio pero non e confermato dalle equazioni per trovare q,W,T e U in un processo isobaro: q
infatti e q= c n dt e W=-p dv. Ora da questa equazione pare che q, il calore totale fornito dall esterno vada tuttto concentrato nell aumento della Temperatura quando invece abbiamo detto che parte dell energia fornita tramite calore dall esterno serve ad aumentare la T del gas e una restante parte per garantire al gas di compiere lavoro senza perdere energia interna e conseguentamente senza abbassarsi di T ....cos e che sbaglio? HElP, e IMPORTANTISSIMO. Grazie!
infatti e q= c n dt e W=-p dv. Ora da questa equazione pare che q, il calore totale fornito dall esterno vada tuttto concentrato nell aumento della Temperatura quando invece abbiamo detto che parte dell energia fornita tramite calore dall esterno serve ad aumentare la T del gas e una restante parte per garantire al gas di compiere lavoro senza perdere energia interna e conseguentamente senza abbassarsi di T ....cos e che sbaglio? HElP, e IMPORTANTISSIMO. Grazie!
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