Termodinamica e trasformazioni
Ciao a tutti, ecco una rapida domanda:
In un esercizio di termodinamica viene descritto un gas in equilibrio in un cilindro con pistone mobile, senza attrito, ad una data pressione esterna, con pareti adiabatiche salvo nella parte inferiore dove è a contatto con una sorgente termica ad una data temperatura (con la quale può scambiare calore). A questo punto vengono dette le testuali parole "Si porta il gas in contatto termico con una seconda sorgente alla temperatura T2=490K". Poi viene chiesto di quanto si sposta il pistone mobile, il lavoro compiuto dal gas e il calore ceduto dalla seconda sorgente. Nel libro come incipit della soluzione viene detto che la trasformazione in esame è isobara. Perché giunge a questa affermazione? Poi chiaramente la risoluzione dell'esercizio risulta rapida ed immediata.
Grazie mille
In un esercizio di termodinamica viene descritto un gas in equilibrio in un cilindro con pistone mobile, senza attrito, ad una data pressione esterna, con pareti adiabatiche salvo nella parte inferiore dove è a contatto con una sorgente termica ad una data temperatura (con la quale può scambiare calore). A questo punto vengono dette le testuali parole "Si porta il gas in contatto termico con una seconda sorgente alla temperatura T2=490K". Poi viene chiesto di quanto si sposta il pistone mobile, il lavoro compiuto dal gas e il calore ceduto dalla seconda sorgente. Nel libro come incipit della soluzione viene detto che la trasformazione in esame è isobara. Perché giunge a questa affermazione? Poi chiaramente la risoluzione dell'esercizio risulta rapida ed immediata.
Grazie mille
Risposte
Potrei aver risolto: è per via del pistone mobile senza attrito che permette alla pressione di rimanere costante, con la variazione di solo temperatura e volume?
Ciao.
La trasformazione può essere ritenuta isobara, perchè il pistone è libero di muoversi e perchè si trascurano gli attriti; oltre a ciò, la pressione esterna risulta costante, quindi, quando si somministra del calore al sistema, la posizione del pistone cambia in modo tale da raggiungere un nuovo punto di equilibrio, che viene raggiunto quando la pressione interna e quella esterna si compensano.
Non so se sono stato abbastanza chiaro.
Saluti.
La trasformazione può essere ritenuta isobara, perchè il pistone è libero di muoversi e perchè si trascurano gli attriti; oltre a ciò, la pressione esterna risulta costante, quindi, quando si somministra del calore al sistema, la posizione del pistone cambia in modo tale da raggiungere un nuovo punto di equilibrio, che viene raggiunto quando la pressione interna e quella esterna si compensano.
Non so se sono stato abbastanza chiaro.
Saluti.
"GiammarcoP":
Potrei aver risolto: è per via del pistone mobile senza attrito che permette alla pressione di rimanere costante, con la variazione di solo temperatura e volume?
Esatto.
Saluti.
Mentre quando viene descritta una trasformazione avvenire "a contatto termico" con una sorgente, questa risulta isoterma (eventualmente irreversibile)? (Prendo esempio sempre da un esercizio in cui si giunge a tale conclusione)
Come sottointende il termine, la trasformazione in un sistema è "isoterma" se la temperatura del sistema stesso non subisce variazioni.
Se si parla di sorgenti termiche ideali, queste, effettivamente, mantengono la loro temperatura costante, indipendentemente dal calore che ricevono o cedono, ma ciò, in generale, non comporta automaticamente l'isotermicità del sistema posto a contatto di una sorgente.
In pratica le sorgenti termiche ideali possono essere considerate come se fossero corpi aventi capacità termica infinita.
Spero di aver reso l'idea.
Saluti.
Se si parla di sorgenti termiche ideali, queste, effettivamente, mantengono la loro temperatura costante, indipendentemente dal calore che ricevono o cedono, ma ciò, in generale, non comporta automaticamente l'isotermicità del sistema posto a contatto di una sorgente.
In pratica le sorgenti termiche ideali possono essere considerate come se fossero corpi aventi capacità termica infinita.
Spero di aver reso l'idea.
Saluti.
Esatto, ho capito quanto hai detto, ma il fatto che un corpo sia a contatto termico con una determinata sorgente durante una trasformazione, questo non implica necessariamente che la trasformazione sia isoterma, o sbaglio? Se ad esempio ho in un contenitore adiabatico salvo una parete un gas a contatto termico e comprimo velocemente questo contenitore, la trasformazione risulterà isoterma?
Puoi parlare di isoterma irreversibile, se le temperature iniziali e finali del gas (per esempio) sono uguali, indipendentemente da quello che è avvenuto nel corso della trasformazione. Questo in effetti può accadere se negli stati iniziali e finali, che per definizione sono stati di equilibrio in cui tutte le variabili di stato sono ben definite, il gas è in contatto con una sorgente esterna a una data temperatura.
Ciao.
Le trasformazioni "veloci" suggeriscono, piuttosto, trasformazioni di tipo adiabatico, che non sono isoterme.
Infatti, un'espansione adiabatica porta ad una diminuzione della temperatura, mentre la compressione adiabatica determina un aumento di temperatura.
L'adiabaticità deriverebbe dal fatto che, in caso di trasformazione "veloce", il sistema non farebbe in tempo a scambiare calore con l'esterno.
Saluti.
Le trasformazioni "veloci" suggeriscono, piuttosto, trasformazioni di tipo adiabatico, che non sono isoterme.
Infatti, un'espansione adiabatica porta ad una diminuzione della temperatura, mentre la compressione adiabatica determina un aumento di temperatura.
L'adiabaticità deriverebbe dal fatto che, in caso di trasformazione "veloce", il sistema non farebbe in tempo a scambiare calore con l'esterno.
Saluti.
"Faussone":
Puoi parlare di isoterma irreversibile, se le temperature iniziali e finali del gas (per esempio) sono uguali, indipendentemente da quello che è avvenuto nel corso della trasformazione. Questo in effetti può accadere se negli stati iniziali e finali, che per definizione sono stati di equilibrio in cui tutte le variabili di stato sono ben definite, il gas è in contatto con una sorgente esterna a una data temperatura.
Perché posso parlare di isoterma senza sapere cosa accade nel corso della trasformazione, almeno per quanto riguarda la temperatura? Per definizione non è isoterma una qualsiasi trasformazione che durante tutto il suo svolgimento avviene a temperatura costante?
"GiammarcoP":
Perché posso parlare di isoterma senza sapere cosa accade nel corso della trasformazione, almeno per quanto riguarda la temperatura? Per definizione non è isoterma una qualsiasi trasformazione che durante tutto il suo svolgimento avviene a temperatura costante?
Nel commento di prima mi riferivo a trasformazioni irreversibili: per trasformazioni irreversibili non sono definite le variabili di stato lungo la trasformazione, ma solo all'inizio e alla fine (infatti tali trasformazioni si rappresentano con linee tratteggiate proprio per indicare questo), pertanto una isoterma irreversibile puoi pensarla come ti dicevo prima.
Ovvio che per trasformazioni reversibili, in cui le variabili di stato sono sempre ben definite, allora una isoterma è tale solo se la temperatura è rigorosamente constante lungo tutta la trasformazione.
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