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Elena Sassi » 7.Richiami su Processi Termici ed il Primo Principio della Termodinamica


Conoscenza Comune (CC) e Scientifica (CS) – Linguaggio Comune (LC) e Scientifico (LS)

  • CC e LC derivano da esperienza e ambiente, hanno grande valore d’uso e sono resistenti al cambiamento. LC, a volte impreciso, non crea problemi nella comunicazione ordinaria
  • CS mira a completezza e formalizzazione matematica, esclude la contraddizione
  • LS usa termini con definizioni precise e operative

Relazioni CC, LC e CS, LC


Realtà Naturale, CC e CS


Parole della termodinamica

Entropia, termine inventato dai fisici alla fine del 1800, si usa ora in LC, quasi sempre in modo impreciso o non corretto, associandolo a idea di “caos”, “disordine” e simili.

Nota 1


CC sui fenomeni termici

Convinzioni comuni

È facile “fare il caldo”, difficile “fare il freddo”; – un corpo in moto alla fine si ferma; – sempre i corpi caldi dopo un po’ si raffreddano; – per un cibo bollente meglio un utensile di legno che di metallo; – con stessa pentola e fornello, per far bollire più acqua occorre più tempo; – al tatto i metalli sembrano freddi, i legni caldi; – dal freddo ci si ripara piu’ facilmente che dal caldo; – …

Difficoltà di apprendimento (DA)

DA comuni e robuste

  • Caldo e Freddo: sostanze possedute dai corpi
  • Temperatura e Calore circa sinonimi
  • Significato di Funzione di stato
  • Processi Reversibili e Irreversibili
  • Calore come energia di scambio
  • Calore come fluido che si travasa tra corpi
  • Temperatura d’equilibrio di corpi a contatto

Sistema termodinamico/ambiente

  • Sistema Termodinamico
    Insieme di oggetti macroscopici delimitato da un contorno anche ideale, scelto per definire il sistema. Subisce variazioni per effetto scambi di lavoro e/o calore
  • Ambiente
    Tutto ciò che è esterno, “fuori”, rispetto al contorno del Sistema

Possibili Interazioni Sistema Termodinamico – Ambiente


Sistema Termodinamico Isolato

Un sistema isolato è un sistema che non interagisce in alcun modo con l’ambiente circostante, ovvero non scambia materia, né lavoro, né calore.

Sistema isolato

Sistema isolato


Sistema Termodinamico Chiuso

  • Un sistema chiuso è un sistema che può interagire con l’ambiente esterno scambiando energia (lavoro o calore).
  • Un sistema chiuso non può scambiare materia.
Sistema chiuso

Sistema chiuso


Sistema Termodinamico Aperto

Un sistema aperto è un sistema che può interagire con l’ambiente esterno scambiando sia energia (lavoro o calore) che materia.

Sistema aperto

Sistema aperto


Trasformazioni quasi statiche

Una trasformazione quasi statica è una trasformazione che avviene in modo estremamente lento, in modo che il sistema in esame, passando dallo stato iniziale A a quello finale B, attraversi una successione di infiniti stati di equilibrio.

Trasformazione quasi statica

Trasformazione quasi statica


Alcune Trasformazioni reversibili/irreversibili

Trasformazioni reversibili

Una trasformazione reversibile è un processo tale che: le cause che lo provocano sono infinitamente piccole; il sistema attraversa una successione di stati di equilibrio; il verso può essere invertito cambiando di poco i fattori che determinano la trasformazione

Trasformazioni irreversibili

Una trasformazione che non soddisfa le condizioni precedenti è detta irreversibile. Tutte le trasformazioni reali sono irreversibili ma possono essere in alcuni casi approssimate da trasformazioni reversibili.

Tipi di equilibrio

  • Equilibrio meccanico: non esistono forze non equilibrate né all’interno del sistema né agenti dall’esterno sul sistema
  • Equilibrio termico: tutte le parti del sistema che possono scambiare calore hanno la stessa temperatura
  • Equilibrio chimico: non si verificano reazioni chimiche né spostamenti di materia all’interno del sistema
  • Equilibrio termodinamico: il sistema è in questo stato se si verificano tutte e tre le condizioni di sopra

Primo Principio della Termodinamica

ΔU = ΔL + ΔQ -> Variazione di Energia Interna = Calore e Lavoro scambiati dal sistema

  • Legge di Conservazione dell’Energia quando vi sono fenomeni sia meccanici che termici
  • ΔU: variazioni di energia dentro il sistema. U è funzione di stato, dipende solo da variabili di stato
  • ΔL + ΔQ: Energia trasferita a o da l’ambiente. Lavoro L e Calore Q NON sono funzioni di stato, dipendono dalle trasformazioni effettuate

Convenzione dei segni

Segno di ΔL

Il lavoro fatto da un sistema è positivo se durante la trasformazione il volume del sistema aumenta, negativo nel caso contrario

Segno di ΔQ

Il calore scambiato dal sistema è positivo se è fornito al sistema, negativo se invece è ceduto all’ambiente

Schema Primo principio della Termodinamica

Schema Primo principio della Termodinamica


I materiali di supporto della lezione

Vicentini M., Dal Calore all'Entropia. Una introduzione alla termodinamica. Roma: Nuova Italia Scientifica, 1987.

Sassi, Nota 1 alla lezione 2

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