Trasformazioni isobare e isocore irreversibili
Buongiorno ragazzi =) avrei una domanda da fare sulle caratteristiche di alcune trasformazioni irreversibili. Prendendo per esempio un isobara irreversibile e un isocora irreversibile, leggo che:
- Isocora irreversibile: $Q= \Delta U=-nC_v(T_B-T_A)$
- Isobara irreversibile: $L=P \Delta V$ e che $\Delta U= n C_p (T_B-T_A)$
Ad esempio nell'isobara irreversibile, come faccio a dire che il lavoro è determinato dal prodotto tra variazione di volume e pressione? Quindi non c'è alcuna differenza con un isobara reversibile? Cioè il lavoro non è determinato anche da altri fattori proprio per definizione di irreversibilità?
- Isocora irreversibile: $Q= \Delta U=-nC_v(T_B-T_A)$
- Isobara irreversibile: $L=P \Delta V$ e che $\Delta U= n C_p (T_B-T_A)$
Ad esempio nell'isobara irreversibile, come faccio a dire che il lavoro è determinato dal prodotto tra variazione di volume e pressione? Quindi non c'è alcuna differenza con un isobara reversibile? Cioè il lavoro non è determinato anche da altri fattori proprio per definizione di irreversibilità?
Risposte
"Nick_93":
Ad esempio nell'isobara irreversibile, come faccio a dire che il lavoro è determinato dal prodotto tra variazione di volume e pressione?
Non si può dire. In una trasformazione irreversibile le variabili di stato sono definite solo negli stati iniziali e finali, quindi non è possibile calcolare il lavoro con l'integrale $pdV$, come nel caso di trasformazione reversibile.
Allora non capisco il commento che ho trovato nelle soluzioni di questo pdf
http://www.fisica.uniud.it/~ercolessi/F1/25/25-s.pdf
nel problema 4 dice
?
http://www.fisica.uniud.it/~ercolessi/F1/25/25-s.pdf
nel problema 4 dice
Nella trasformazione isobara irreversibile BC avremo $∆E_{BC} = nC_V (T_C − T_A ), L_{BC} = P_B (V_C − V_B )$ (vero per qualsiasi isobara anche se irreversibile, purchè si possa considerare la pressione sempre costante durante la trasformazione) e quindi$ Q_{BC }= ∆E_{BC} + L_{BC} = nC_P (T_C − T_A )$, ovviamente positivo.
?
Non mi piace per nulla il commento riguardo al fatto che nella isobara irreversibile si possa in sostanza considerare la pressione sempre costante durante l'intera trasformazione.
Tanto vale dire allora che la trasformazione isobara possa essere considerata reversibile.
Diverso sarebbe se la pressione non è quella interna del gas, ma quella esterna dell'ambiente (pensando per esempio ad un gas in un cilindro con pistone)
Potresti mettere il testo completo di quel problema?
Tanto vale dire allora che la trasformazione isobara possa essere considerata reversibile.
Diverso sarebbe se la pressione non è quella interna del gas, ma quella esterna dell'ambiente (pensando per esempio ad un gas in un cilindro con pistone)
Potresti mettere il testo completo di quel problema?
Ciao Faussone, sei stato in ferie? È un po' che non ti si vedeva!
Condivido che non ti piaccia il commento in riferimento, che non piace neanche a me, sia chiaro, perché è sbagliato, diciamolo chiaramente. Troppo spesso non è evidenziato quello che tu hai giustamente sottolineato.
Però il testo del commento dice: " nella ipotesi di poter ritenere la pressione costante.." , e quindi in un certo senso il solutore dell'esercizio se ne esce per il rotto della cuffia, "come se" si potesse trattare alla stessa maniera le tr. irreversibili e le reversibili a p = cost.
Anch'io sono curioso di leggere il testo del problema.
Condivido che non ti piaccia il commento in riferimento, che non piace neanche a me, sia chiaro, perché è sbagliato, diciamolo chiaramente. Troppo spesso non è evidenziato quello che tu hai giustamente sottolineato.
Però il testo del commento dice: " nella ipotesi di poter ritenere la pressione costante.." , e quindi in un certo senso il solutore dell'esercizio se ne esce per il rotto della cuffia, "come se" si potesse trattare alla stessa maniera le tr. irreversibili e le reversibili a p = cost.
Anch'io sono curioso di leggere il testo del problema.
Questo è il link della traccia
http://www.fisica.uniud.it/~ercolessi/F1/25/25-t.pdf
è il problema 4. Lo rileggo per bene insieme a tutta la soluzione e vi faccio sapere se è tutto chiaro o se c'è ancora qualcosa che non torna
http://www.fisica.uniud.it/~ercolessi/F1/25/25-t.pdf
è il problema 4. Lo rileggo per bene insieme a tutta la soluzione e vi faccio sapere se è tutto chiaro o se c'è ancora qualcosa che non torna
Io avrei precisato meglio nel testo come è fatto il recipiente che contiene il gas e come si svolge l'isobara.
Avrei detto che il gas si trova in un cilindro con un pistone e che nella trasformazione $BC$ il cilindro è immerso in un ambiente a temperatura $T_C$ e a pressione $p_C$. In questo modo è corretto dire che il lavoro fatto dal gas sull'esterno è pari a $p_C Delta V_{CB}$ con $p_C$ pressione (costante) dell'ambiente esterno, che risulta uguale a quella del gas nel cilindro solo nei punti $B$ e $C$ dato che la trasformazione $BC$ non è reversibile.
Avrei detto che il gas si trova in un cilindro con un pistone e che nella trasformazione $BC$ il cilindro è immerso in un ambiente a temperatura $T_C$ e a pressione $p_C$. In questo modo è corretto dire che il lavoro fatto dal gas sull'esterno è pari a $p_C Delta V_{CB}$ con $p_C$ pressione (costante) dell'ambiente esterno, che risulta uguale a quella del gas nel cilindro solo nei punti $B$ e $C$ dato che la trasformazione $BC$ non è reversibile.
Ok, allora, corregetemi dove sbaglio per rendermi conto cosa ancora non ho capito
In generale, riferendomi a un gas ideale, di qualsiasi trasformazione irreversibile posso calcolare l'entropia considerando una trasformazione reversibile, essendo l'entropia funzione di stato (considerando la corrispondente trasformazione reversibile).
Altra considerazione: se ho una trasformazione adiabatica irreversibile, la variazione di entropia del gas non posso saperlo (so solo che è aumentata) mentre la variazione di entropia dell'ambiente è nulla in quanto non interagisce in alcun modo con il gas
In generale, riferendomi a un gas ideale, di qualsiasi trasformazione irreversibile posso calcolare l'entropia considerando una trasformazione reversibile, essendo l'entropia funzione di stato (considerando la corrispondente trasformazione reversibile).
Altra considerazione: se ho una trasformazione adiabatica irreversibile, la variazione di entropia del gas non posso saperlo (so solo che è aumentata) mentre la variazione di entropia dell'ambiente è nulla in quanto non interagisce in alcun modo con il gas
Scusate vorrei aggiungere un'altro commento sull'isobara irreversibile. Avendo ad esempio una mole di gas, lo riscaldo a pressione costante mettendolo a contatto con una sorgente T. E' irreversibile perchè lo scambio di calore non è infinitesimo (supponendo che il gas sia contenuto in un cilindro munito di pistone, per garantire la pressione costante potrei lasciare il pistone libero di muoversi in modo da avere la pressione costante dell'atmosfera (che non è uguale a quella interna in quanto la trasformazione è irreversibile, ma posso comunque calcolare il lavoro, perchè il lavoro in questo caso è $L=P_e(\Delta V)$))
Essendo il lavoro definito, sfruttando il primo principio e il seguente valore dell'energia interna: $\Delta U=nC_v(\Delta T)$ posso anche calcolare il calore scambiato nel modo seguente:
$Q=nC_p(\Delta T)$
qualsiasi correzione o commento mi sarebbe veramente di grande aiuto
Essendo il lavoro definito, sfruttando il primo principio e il seguente valore dell'energia interna: $\Delta U=nC_v(\Delta T)$ posso anche calcolare il calore scambiato nel modo seguente:
$Q=nC_p(\Delta T)$
qualsiasi correzione o commento mi sarebbe veramente di grande aiuto
Riguardo all'esempio che fai di lavoro definito per mezzo della pressione atmosferica, non c'è sicurezza che la stessa trasformazione dell'atmosfera sia reversibile.
In ogni caso, solitamente si prende per giusto che se una trasformazione è irreversibile le variabili di stato non sono definite in ogni punto della trasformazione, ma è vero solo l'inverso. Dipende da come si definisce l'irreversibilità di una trasformazione.
Vengono definiti due tipi di irreversibilità, interna e esterna, in base a dove siano presenti gli effetti dissipativi (internamente al sistema termodinamico considerato o esternamente). Per esempio se si considera una trasformazione internamente reversibile, di un sistema termodinamico costituito da un gas contenuto in un cilindro, munito di pistone, che si espande a pressione costante, in cui il pistone è esternamente soggetto a dissipazione di lavoro per effetto di una forza di attrito, allora la trasformazione è esternamente irreversibile.
Al contrario, se il lavoro venisse immagazzinato nell'ambiente esterno come enrgia potenziale (forza peso, forza elastica di una molla...), allora sarebbe anche esternamente reversibile.
In ogni caso, solitamente si prende per giusto che se una trasformazione è irreversibile le variabili di stato non sono definite in ogni punto della trasformazione, ma è vero solo l'inverso. Dipende da come si definisce l'irreversibilità di una trasformazione.
Vengono definiti due tipi di irreversibilità, interna e esterna, in base a dove siano presenti gli effetti dissipativi (internamente al sistema termodinamico considerato o esternamente). Per esempio se si considera una trasformazione internamente reversibile, di un sistema termodinamico costituito da un gas contenuto in un cilindro, munito di pistone, che si espande a pressione costante, in cui il pistone è esternamente soggetto a dissipazione di lavoro per effetto di una forza di attrito, allora la trasformazione è esternamente irreversibile.
Al contrario, se il lavoro venisse immagazzinato nell'ambiente esterno come enrgia potenziale (forza peso, forza elastica di una molla...), allora sarebbe anche esternamente reversibile.
Mentre il valore della variazione dell'energia interna è dato da
$\Delta U=nC_v (T_B-T_A)$
per qualsiasi tipo di trasformazione esatto?
$\Delta U=nC_v (T_B-T_A)$
per qualsiasi tipo di trasformazione esatto?
"sonoqui_":
solitamente si prende per giusto che se una trasformazione è irreversibile le variabili di stato non sono definite in ogni punto della trasformazione, ma è vero solo l'inverso.
ciao, cosa intendi? Non mi è chiaro
Intendo dire che se una trasformazione non è quasi statica non è reversibile, ma non è vero che se non è reversibile non è quasi statica.
Questo dipende da come viene definita l'irreversibilità di una trasformazione.
"Si definisce reversibile una trasformazione avvenuta in modo che sia possibile ricondurre nelle condizioni iniziali non solo il sistema termodinamico ma anche tutto l'ambiente esterno"
Con questa definizione la trafsormazione quasi statica di un gas, con dissipazione del lavoro per effetto dell'attrito, all'esterno del sistema termodinamico, è una trasformazione irreversibile, perchè se si riporta nelle condizioni iniziali il sistema termodinamico non si può risportare l'ambiente esterno, il lavoro perso per attrito non è recuperabile.
Possono esserci anche definizioni diverse.
Questo dipende da come viene definita l'irreversibilità di una trasformazione.
"Si definisce reversibile una trasformazione avvenuta in modo che sia possibile ricondurre nelle condizioni iniziali non solo il sistema termodinamico ma anche tutto l'ambiente esterno"
Con questa definizione la trafsormazione quasi statica di un gas, con dissipazione del lavoro per effetto dell'attrito, all'esterno del sistema termodinamico, è una trasformazione irreversibile, perchè se si riporta nelle condizioni iniziali il sistema termodinamico non si può risportare l'ambiente esterno, il lavoro perso per attrito non è recuperabile.
Possono esserci anche definizioni diverse.
ok è chiaro, grazie.
"sonoqui_":
Questo dipende da come viene definita l'irreversibilità di una trasformazione...Possono esserci anche definizioni diverse.
Su questo non sono d'accordo, secondo me esiste un unica definizione di trasformazione reversibile* (la stessa che citi e che per'altro è la più vicina al significato etimologico-intuitivo):
Una trasformazione che porta un Sistema dallo stato $S_1$ allo stato $S_2$ (in generale anche l'Ambiente cambia durante la trasformazione da $A_1$ a $A_2$) è detta per definizione reversibile se è possibile realizzare un'altra trasformazione che riporti sia il sistema che l'ambiente agli stati iniziali, cioè che riporti il sistema in $S_1$ e l'ambiente in $A_1$
La trasformazione internamente reversibile e la trasformazione esternamente reversibile sono delle particolari trasformazioni reversibili.
Non escludo comunque che si possano dare delle definizioni equivalenti a quella sopra di t. reversibile. Anzi sarebbe interessante parlarne.
___________
* le irreversibili sono le complementari delle reversibili
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