Teromodinamica

• Conduzione termica

  1. Legge di Fourier

  2. Conduzione termica in parete piana

  3. Profili di temperatura in parete piana
• Termodinamica

  La termodinamica tratta le varie forme di energia, gli scambi di energia e di massa fra i sistemi, le trasformazioni da una forma all'altra di energia, l'effetto di queste trasformazioni sui sistemi termodinamici
• Ambiente esterno: tutto ciò che è al di fuori del sistema termodinamico
• Lo scambio di energia può avvenire sotto forma di calore o di lavoro
• Sistema termodinamico


  Sede di trasformazioni interne e/o trasformazioni esterne, scambio di energia o di massa con l'ambiente esterno
• Variabili termodinamiche estensive dipendono dalla quantità di materia (massa) contenuta nel sistema: massa, volume, energia interna, entalpia
• Lavoro = scambio di energia per effetto di una forza che produce uno spostamento del suo punto di applicazione lungo la direzione della forza stessa. E > 0 se uscente (prodotto)
• Trasmissione termica attraverso una parete

  1. Scambio termico liminare

  2. Trasmittanza termica

  3. Andamento delle temperature in parete multistrato
• Convezione termica

  1. Legge di Newton

  2. Convezione naturale

  3. Convezione forzata
• Superficie di controllo: superficie (reale o ideale) che separa il sistema termodinamico dall'ambiente esterno
• Sistema termodinamico

  1. Proprietà dei sistemi

  2. Temperatura

  3. Altre variabili di stato
• Modalità di trasmissione del calore

  1. Conduzione termica

  2. Convezione termica

  3. Irraggiamento termico
• Calore = scambio di energia indotto da una differenza di temperatura. E > 0 se entrante
• Lo stato del sistema è caratterizzato da un numero limitato di proprietà termodinamiche, dette variabili di stato o funzioni di stato
• Sistema termodinamico: quantità di materia che occupa una limitata porzione di spazio
• Tipi di sistemi termodinamici

  • Sistemi aperti
  • Sistemi chiusi
  • Sistemi isolati
• Variabili termodinamiche estensive

  • massa
  • volume
  • energia interna
  • entalpia
• Temperatura

  Una variabile di stato intensiva che rappresenta l'energia cinetica posseduta dalle molecole che compongono il sistema
• Un sistema si dice in equilibrio termodinamico quando è contemporaneamente in equilibrio meccanico, equilibrio chimico, equilibrio termico
• Scala Celsius e Kelvin

  La scala Celsius è basata sulla relazione lineare tra la temperatura e la variazione del volume di una quantità di mercurio. È tarata su due punti caratteristici: la temperatura di fusione del ghiaccio a 0 °C e la temperatura di ebollizione dell'acqua a 100 °C. Il kelvin ha lo zero al valore minimo di temperatura ottenibile (zero assoluto), pari a -273.15 °C
• Variabili termodinamiche intensive

  • pressione
  • temperatura
  • grandezze estensive riferite all'unità di massa (es. massa volumica, volume specifico)
• Misurazione della temperatura


  Si misura per via indiretta, misurando la variazione di una grandezza che dipende dalla temperatura (es. lunghezza, volume, resistenza elettrica)
• Sistema in equilibrio termodinamico ha variabili intensive uniformi in tutti i punti del sistema e relazioni analitiche che legano le variabili fra loro chiamate equazioni di stato
• Scala Fahrenheit

  Simile alla scala Celsius, con la temperatura di fusione del ghiaccio a 32 °F e di ebollizione dell'acqua a 212 °F. L'ampiezza di un grado Fahrenheit è 5/9 di quella di un grado Celsius
• Il calore è una forma di energia scambiata tra le parti di un sistema o tra il sistema e l'ambiente esterno per effetto di una differenza di temperatura
• Energia interna (U)


  L'energia interna di un sistema comprende le energie cinetiche e potenziali di tutte le particelle che compongono il sistema. Non comprende l'energia cinetica e potenziale macroscopica del sistema
• Il calore scambiato si misura per via indiretta, attraverso le variazioni di temperatura che ne derivano
• L'unità tradizionalmente usata per misurare il calore è la kilocaloria, definita come la quantità di calore che viene fornita ad un kilogrammo di acqua distillata alla pressione di 1 atm per innalzare la sua temperatura da 14.5 a 15.5 °C
• Calore specifico (c)

  Calore necessario ad aumentare di un grado centigrado la temperatura dell'unità di massa di una sostanza
• 1 kcal = 4186 J
• Trasmissione del calore

  1. Conduzione termica

  2. Convezione termica

  3. Irraggiamento termico

  4. Trasmissione termica attraverso una parete
• Scala di temperatura Fahrenheit

  • Simile alla scala Celsius
  • Temperature di fusione del ghiaccio e di ebollizione dell'acqua sono poste rispettivamente a 32 °F e 212 °F
  • L'ampiezza di un grado Fahrenheit è pari a 5/9 di quella di un grado Celsius
• Lo scambio di energia termica

  Avviene spontaneamente dalle zone a temperatura maggiore verso le zone a temperatura minore
• Il calore può essere misurato in joule
• Lo strumento utilizzato per la misura del calore è il CALORIMETRO
• Capacità termica (C)

  Calore necessario ad aumentare di un grado centigrado la temperatura di un corpo
• TRASMISSIONE TERMICA ATTRAVERSO UNA PARETE

  1. Scambio termico liminare

  2. Trasmittanza termica
• Linee di flusso


  Direzioni di propagazione del calore (sono perpendicolari in ogni punto alle superfici isoterme)
• CONDUZIONE TERMICA

  La conduzione consiste nella propagazione del calore per contatto tra particelle senza alcun movimento macroscopico di materia. È l'unico modo di propagazione del calore che esiste nei solidi
• CONDUZIONE TERMICA in regime STAZIONARIO

  Le grandezze sono indipendenti dal tempo: l'energia entrante è pari all'energia uscente