Diagramma di scambio energetico

Come nei problemi meccanici, ogni problema termodinamico può essere rappresentato con un diagramma a bolle: una bolla per ogni tipo di energia, con il valore iniziale (stato A) e finale (stato B) scritti dentro, e frecce che indicano i trasferimenti.

Bolla = tipo di energia. Freccia = trasferimento.

Nel caso termodinamico le bolle tipiche sono: l’energia interna del gas $E_\text{int,gas} = \frac{f}{2}nRT$, l’energia termica di un eventuale secondo corpo o termostato $E_\text{term}$, l’energia dell’atmosfera $E_\text{atm}$ e l’energia meccanica $E_\text{mecc}$ di pesi o macchine. Le frecce sono i tre scambi del primo principio: il calore $Q$ verso un termostato, il lavoro $L_\text{gas}$ verso parti meccaniche, il lavoro $L_\text{atm}$ verso l’atmosfera.

Diagramma di scambio per un problema termodinamico. Il gas scambia calore $Q$ con il termostato, lavoro $L_\text{gas}$ con parti meccaniche (pesi, macchine) e lavoro $L_\text{atm}$ con l’atmosfera. L’energia totale del sistema si conserva.

Il vantaggio del diagramma è lo stesso della meccanica: rende visibile a colpo d’occhio quali scambi sono presenti e quali sono nulli. Nei tre problemi tipici che seguono, la strategia è sempre azzerare le frecce che non ci sono (per esempio $L_\text{gas}=0$ a volume costante, $Q=0$ in un contenitore isolato) e lasciare solo i termini rilevanti.

Collegamenti

Argomenti: Termodinamica Concetti: Primo principio della termodinamica · Energia interna Competenze: Bilancio energetico a bolle Metodi: Diagramma a bolle di scambio energetico Oggetti: Gas ideale

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