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Fisica Tecnica - Termodinamica

adesso iniziamo per davvero tanto diamo detto qualche cosina su come S il corso A questo punto entriamo sulla terminologia della fisica tecnica e ovviamente Iniziamo dalla dalla base della Fisica Tecnica che è la term Allora già Diciamo l'etimo della diciamo della della parola termodinamica vi dice che cosa andiamo a studiare andiamo a studiare o calore in movimento o forza del calore sono due modi diversi per poter tradurre le due parole diciamo greche che stanno alla base del termine termodinamica e che di fatto vi fanno capire che diciamo sostanzialmente Noi andiamo a studiare tutte le trasformazioni di sistemi che ovviamente in cui c'è uno scambio di energia e quindi ci sono una serie di passaggi diciamo di variazioni delle proprietà termodin di questo sistema che dovremo andare a studiare studieremo con delle equazioni di Stato con delle leggi Generali quindi leggi costitutive da un lato leggi Generali dall'altro che di volta in volta vi verranno fornite ovviamente parlare di termodinamica significa parlare di energia È un termine che ovviamente ha accompagnato sia il vostro probabilmente già il vostro corso di Fisica 1 ma prima ancora i corsi di base che avete fatto al liceo cui avete genericamente definito l'energia come capacità di un di un sistema di compiere lavoro quindi abbiamo studiato l'energia sotto diverse diciamo forme in realtà Avete visto diciamo Avete studiato energia cinetica energia meccanica energia interna eccetera ma non avete mai studiato in modo completo esaustivo le trasformazioni di energia da una forma ad un'altra forma Ovviamente per far questo Noi dovremmo prima dare delle basi della termodinamica di sta e poi a quel punto potremmo studiare il primo e il secondo principio della termodinamica che ovviamente ci faranno studiare Diciamo in concreto tutti sistemi termodinamici e ci consentiranno di comprendere a fondo queste trasformazioni io qui Vi ho riportato in modo assolutamente non esaustivo alcuni pilastri della termodinamica mancano alcuni nomi importanti quindi consentitemi semplificazione soprattutto diciamo nei pochi nei pochi minuti che abbiamo per fare un po' di storia della ter termodinamica che diciamo non a caso se volete nasce nasce in Italia con con Galileo Galilei che un po' padre non solo d terin un po' padre della Scienza moderna nella realtà di termodinamica diciamo potremmo diciamo parlare anche prima di questi patti della Scienza potremmo farla ris servire al mondo greco già il mondo greco diciamo la macchina di Rone non so se avete mai visto alcune macchine o lo stesso Aristotele Avevano studiato in qualche modo anche il concetto di calore il concetto di temperatura di fatto non era ancora una scienza e soprattutto le categorie aristoteliche si basavano genericamente cioè diciamo il concetto i concetti Aristotele un concetto qualitativo il concetto diciamo di di calore no quindi non avevate diciamo dal punto di vista quantitativo nessun supporto per poter diciamo analizzare dei sistemi e poter misurare alcune cose allora la parola la parola misura la parola diciamo strumento di misura ha servito a questa disciplina viene per per primo introdotto quale si fanno tante critiche molto spce No ma il cannocchiale non l'ha inventato G il il baro diciamo il baro termoscopio non l'ha inventato Galileo Questa è poca cosa cioè non importa A noi se Galileo ha inventato o non ha inventato questo strumento il metodo galano che consiste Appunto nel fare delle ipotesi nel verificarle attraverso delle misure e quindi poi in effetti a Valor la teoria e quindi dare un valore diciamo alla teoria attraverso una verifica sperimentale è il metodo assolutamente che è diciamo deve essere ascritto a Galileo e quindi Galileo sostanzialmente non si sa se abbia per primo inventato il primo termometro Qualcuno dice di no sicuramente l'ha utilizzato in modo scientifico per poter basare le sue prime teorie sulla temperatura e sulla pressione il termometro di Galileo è un termometro molto semplice Ops Vabbè possiamo anche continuare Continuamo attacco attacco io avevi previsto che l'avrei lo sapevo Allora io intanto No non posso andare avanti con la lezione Vabbè vai possiamo continuare anche senza vuoi vooi [Musica] rilanciare intanto facciamo disegno Vai Allora il primo termometro sostanzialmente primo termometro dicevo Sostanzialmente è fatto è stato fatto in questo modo era una piccola boccetta che conteneva dell'aria perché dimensione più o meno di nuovo quindi molto più piccola rispetto a quell che abbiamo disegnato conteneva aria ed acqua a questo punto cosa succedeva Che semplicemente apponendo le mani diciamo calde vicino a questa goccetta l'aria si riscaldava Ovviamente questa dilatazione termica dell'aria spingeva l'acqua al di sopra di un piccolo collo stretto e quindi voi eravate diciamo riuscivate attraverso questo diciamo si riusciva attraverso questo strumento a in qualche modo a misurare il calore delle mani o il calore diciamo di della sostanza che diciamo diciamo della del sistema che in cui veniva inserita questa diciamo questa boccetta diciamo ovviamente andando a misurare la diciamo la l'altezza di questa di questo liquido all'interno di questo collo molto stretto è un po' un antenato del vostro nostro termometro a Mercurio se volete no cioè si basa sul concetto di dilatazione termica di un diciamo di un materiale in questo caso il gas il problema di questi di questo strumento che era connesso sostanzialmente anche alla pressione perché capite bene che in questa boccetta quando voi apponte le mani C'è anche un problema diciamo di variazione delle pressioni non era così semplice da da Disconnettere rispetto alla pressione e il primo che è riuscito bene a diciamo a a separare l'aspetto temperatura l'aspetto pressione è proprio stato diciamo Torricelli Torricelli riuscì diciamo a comprendere bene il fatto che la pressione atmosferica non era una pressione nulla ma che la la colonna d'aria sopra di noi esercitava una pressione ovviamente diciamo diversa a seconda diciamo del del livello diciamo del del livello del mare rispetto al come diciamo inventò questo strumento diciamo di cosa consisteva consisteva semplicemente in un in una boccetta capovolta in questa boccetta diciamo ovviamente voi potete mettere diciamo riempita di mercurio in questa boccetta diciamo facevate Però questo qua non aveva Scusatemi ma al al termine di questa boccetta non serve appunto nulla qui veniva questa provetta era riempita completamente di mercurio e veniva capovolta In un recipiente Quindi prendete questo Mercurio lo capovolgete lo mettete Diciamo in questo Mercurio e poi lasciate a quel punto diciamo il mercurio diciamo trovare un punto Dio Cosa succede qui dentro il mercurio scende e scende ad un livello che è esattamente diciamo proporzionale alla pressione che L'aria esercita sulla sulla restante diciamo sul restante recipiente in particolare a livello mare il livello a cui si ferma il mercurio sono 760 mm va bene quindi di fatto l'unità di misura che voi qualche volta avete sentito di cui avete sentito parlare che è il Tor no che ovvero il millimetro di Mercurio che ancora viene utilizzato dai medici nelle misure di pressione della pressione sanguigna deriva appunto dal diciamo da Torricelli che per primo Ha compreso che in questa Diciamo in questa ampolla qui sostanzialmente siamo si creava del vuoto quasi del vuoto in realtà ci sono dei vapori di mercurio Ma la pressione diciamo de vapori Mercurio praticamente null e quindi avete che il livello di questa di questo diciamo del mercurio contenuto nell'ampolla in qualche modo vi dà una misura molto precisa della pressione atmosferica Ovviamente attraverso Questi strumenti quindi che in qualche modo misuravano le pressione diciamo grazie al dislivello di alcun alcuni liquidi tra le boccette che andavano su cui si andava a misurare la pressione e attraverso ancora delle evoluzioni sulla misura della temperatura che furono fatte a partire dai primi esperimenti di Galileo Poi diciamo subito dopo ovviamente Galileo sapete venne Fahrenheit poi so che Inventò il termometro a Mercurio poi nella realtà Celsius modificò leggermente il termometro del Fahrenheit facendo una una una grande avendo una grande intuizione anche dal pun vista term dinamico Perché utilizzò i punti fissi punti fissi dell'acqua quindi il punto di fusione dell'acqua quindi coesistenza tra ghiaccio solido quindi acqua solida e poi acqua liquida quindi il punto di fusione esattamente 0° poi lo vedremo più avanti perché è così così importante e sono così ripetibili questi punti e l'altro punto fisso è il punto di evoluzione dell'acqua Cioè l'ac quindi l'altro di fase l'altro punto fisso termodinamico in cui l'acqua diciamo c'è coesistenza tra che cosa acqua liquida e vord e riform quindi attraverso questi due punti fissi ovviamente Galileo creò la scala termometrica che voi diciamo Ovviamente oggi tutti conoscete che è la scala Celsius e in cui non fece nient'altro che prendere un il termometro a Mercurio di di Fahrenheit Questo è il bulbo ovviamente quindi bulbo di mercurio colonnina diciamo di mercurio e ovviamente una volta che fissato lo 0° il punto in cui il mercurio si poneva con una volta posto il bulbo a nel punto di fusione del ghiaccio 100° era il punto quindi 0° c e 100° c erano i due punti in cui avevo rispettivamente fusione ed ebollizione dividendo in 100 parti questa scala questa scala si chiamava centigrada No per molti anni si è chiamata scala centigrada fino a quando qualcuno ha capito che forse qualche cosa non andava lo vedremo tra nelle prossime lezioni c'è qualcosa che non va in questo 100° diciamo così come la loamo lo definì Celsius perché l'acqua non bolle a 100° a livello male ma bolle a 99.97 quindi qualcosa diciamo vicino a 100° ma non perfettamente a 100° per una serie di altre di concomitanze che ved quindi attraverso a questo punto la misura di due grandezze termodinamiche fondamentali che sono da un lato la pressione Dall'altro la temperatura diciamo Gli scienziati del Diciamo che vennero dopo Galileo e Torricelli poterono cominciare a studiare le prime equazioni di Stato termodinamico prima tra tutte la legge dei Gassi di Ali legge di Gassi di Ali boil semplicemente facendo avendo nel suo laboratorio la possibilità di misurare la pressione il volume la temperatura riuscì a fare diciamo a costruire diciamo a mettere a punto diciamo la legge che voi oggi conoscete come legge de gass diali in realtà si passò attraverso la legge di boil poi di mariot quindi poi la legge G quindi c'è un'evoluzione anche dal punto di vista storico rispetto a questa legge però le prime equazioni di Stato sono state costruite proprio grazie a chi ha messo le fondamenta della termodinamica e quindi da un lato Galileo dall'altro poi sono demp icazioni perché sono dei Milestone storici nella realtà ci sono tante persone che ovviamente hanno contribuito a questa evoluzione i ovviamente non vi dico nulla Potrei parlarvi dell'Accademia al cimento potrei parlarvi di altre diciamo ovviamente accademie e persone che hanno oviamente contenuto in modo anche importante significativo a questa storia questa a queste diciamo scoperte scientif Lasciamo però un momento alla scienza fare il suo corso e fermiamoci un momento invece su un altro aspetto che è quello che tecnologico Cioè a un certo punto la termodinamica prende due strade una che è quella diciamo dei salotti scientifici degli scienziati che fanno una serie di scoperte e applicano il metodo scientifico in un certo modo L'altra invece è la storia dei Fabri perché se diciamo prima sa e poien fanno delle scoperte non Nei laboratori diciamo universitari non facendo studi su diciamo testi ma semplicemente in diciamo in officine costruendo le prime macchine a Allora sono le prime macchine che nascono in Inghilterra e che rendono l'Inghilterra la più grande potenza dal punto di vista diciamo anche Mercantile industriale la rivoluzione industriale che voi avete studiato sui libri storia si poggia Appunto su questi uomini su queste persone che hanno fatto la loro fortuna Ma soprattutto la fortuna di un paese perché attraverso queste macchine l'Inghilterra Innanzitutto estrarre efficientemente il carbone non so se ricordate la cosa nasce la rivoluzione storica Qual era la necessità del carbone Carbone Ovviamente era nato in un momento storico in cui l'Inghilterra aveva preso tutta la legna possibile per fare navi perché era una potenza militare navale non aveva altre fonti fossili alternative la legna o meglio non c'erano le fonti fossili peré pedr non c'eran diciamo veniva ancora astratto Carbone era nelle miniere ma era difficile strade perché si allagavano eccetera e quindi il gas naturale neanche a parlarne e quindi l'unica disponibilità er la possibilità di diciamo di estarlo nelle minere quindi di carbone e però aveva un costo anche in termini umani elevatissima E quindi che cosa succede succede che queste prime persone cominciano a fare delle macchine per pompara l'acqua delle Miniere e quindi rendere più produttive queste miniere stesse e ovviamente qual era il combustibile con cui funzionavano proprio il coke diciamo il carbone che veniva estratto quello più un po' più di scarto Purtroppo queste macchine sono le macchine diciamo dal punto di vista storico eccezionale che ovviamente loro avevano semplicemente diciamo realizzato forse anche guardando scopiazzando sui libri di scienza perché una macchina del genere l'aveva cominciata anche a immaginare uno scienziato che era papen un francese che aveva cominciato a fare la sua pentola a pressione e che aveva cominciato a comprendere che Quando l'acqua cambia di fase Il volume occupato dal dal Vapor d'acqua diventa 1000 volte più grande di quella occupata dall'acqua in fase liquida questa variazione del volume corrisponde se voi in un sistema Diciamo in cui il fluido passa quindi questo litro di acqua evapora diventa non più un lit di vapore ma diventano 1000 l di vapore Quindi cosa succede potete are questo passaggio di fase per muovere un un pistone quindi per far muovere una macchina quindi questa pentola tip pen V trasformata in una macchina queste macchine erano estremamente poco efficienti però si muovevano e si muovevano trasformando cosa calore perché io ovviamente per fare elaborare l'acqua ho bisogno di dare energia in modo calore e quindi trasformavano calore in lavoro va bene quindi sono le prime macchine termiche che noi vediamo nella storia della scienza e che ovviamente catturarono subito l'attenzione di alcuni scienziati o di alcuni tecnologi per prima che cominciarono a capire perché queste macchine funzionavano Ma avevano dei rendimenti oggi diremmo molto molto limitati cioè avevano bisogno di molto calore per produrre una certa quantità di energia in modo lavoro ma questo lo diciamo oggi con la cognizione di causa che abbiamo della termodinamica e della diciamo delle trasformazioni di primo principio secondo principio che loro non erano assolutamente noti Anzi fra poco Vedremo cosa qual era la concezione del calore che avevano gli scienziati dell'epoca che ovviamente oggi farebbero rabbrividire qualsiasi studente ma anche qualsiasi professore diciamo se oggi dovessero qualcuno dire vabbè il calore si diciamo si diffonde attraverso il flogisto No non so se ne avete sindo parlare no E che invece la realtà diciamo nella diciamo all'epoca ovviamente di questi diciamo di questi tecnologi ovviamente erano le teorie che più o meno cominciavano a nascere ora di fatto Saveri e newcomen fecero queste macchine in modo diciamo non particolarmente efficienti ma funzionavano vi ripeto Diciamo in queste in questi in questi contesti e Wat fu il primo che non è diciamo sicuramente non era uno scienziato Ma era un tecnologo era lui aveva un era stato in qualche modo incaricato dall'università di glaskow di riparare una macchina che veniva un modellino di macchina che era stato appunto fatto per spiegare agli studenti Come funzionavano queste macchine Eh questo diciamo guarda diciamo J diciamo Wat che cosa io lo chiamo Wat Scusatemi per la pronuncia ma in realtà si dovrebbe chiamare What però poiché tutti voi non hanno mai mai chiamato il b What diciamo continueremo a chiamarlo Wat per evitare confusioni ma in inglese Sapete bene che il termine Allora che cosa fece cercando di riparare questa macchina si accorse che di fatto questa macchina ma Poo funzionare bene e si inventò delle migliorie su questa macchina da tecnologo Eh non da scienziato che in qualche modo poi fecero la sua fortuna perché diciamo Ovviamente oltre a fare la sua fortuna scientifica fecero anche la sua fortuna economica cioè Vatti insieme a un suo socio inventò il leasing per cui prese queste macchine costavano tantissimo e cominciò a affittarle ai diversi industriali che tiravano via Carbone poi applicò questa macchina anche Tessile peramo per muovere i telai E dopo questa macchina era morto già da un pezzo fu utilizzata anche come mezzo di locom o addirittura Poi diciamo nelle navi e quindi di fatto le macchine di V erano assolutamente le macchine estremamente più efficienti rispetto a quelle precedenti semplicemente lui riuscì a capire che doveva separare la fase di espansione Cioè la fase di raffreddamento quella di riscaldamento e quindi questo diciamo questo P questo sistema a stantuffo invece di farlo salire sopra dopo di lavare il calore e farlo scendere fece un diciamo si inventò un cilindro a doppio effetto per diciamo che poi vedrete che riusciva in qualche modo a rendere questa macchina estremamente più efficiente ma diciamo restiamo ancora con delle macchine che avevano rendimenti che oggi Diciamo definire ribili ma comunque davano una supremazia all'Inghilterra rispetto a tutti gli altri paesi europei e soprattutto Rispetto alla Francia proprio per comprendere a fondo diciamo il limite di queste macchine soprattutto perché le macchine francesi non erano così efficienti come quelle diciamo inglesi Carnot Sad Carnot cominciò ad a attenzionare il problema e cominciò a studiare dal punto però da accademico cominciò a studiare le trasformazioni di energia termica in energia meccanica ovviamente diciamo non era ancora noto voglio solo contestualizzarli non era noto ancora il primo principio bene quindi gli studi di jao gli studi di Kelvin verranno soltanto molto dopo e quindi diciamo carno che cosa cercav cercò quale fu la similitudine che fece pensò che diciamo pensava al calore con lì ancora si faceva una certa confusione tra calore e temperatura quindi penso alla temperatura pensando diciamo ai due concetti come se fossero un tuttuno noi vedremo che sono due cose completamente diverse come se fosse il livello di una cascata quindi pensò temperatura diciamo elevata diciamo livello della cascata elevata temperatura bassa livello della cascata bassa e quindi pensava a questa possibilità di trasformare il calore lavoro in funzione della temperatura della sorgente va bene quindi più è elevata la temperatura più la cascata il livello della cascata è elevata più posso convertire il diciamo calore Maggiore diciamo efficiente il nostro diciamo il la nostra conversione di energia termica in energia meccanica questa intuizione è un'intuizione estremamente importante e geniale che ahim rimase per molto tempo diciamo messa lì senza riuscire a trovare una collocazione ben precisa finché clausius diversi anni dopo e Kelvin Quasi Diciamo dopo dopo non molto tempo riuscire in qualche modo utilizzare queste diciamo questo libretto fatto giovanissimo da S carn è morto 30 Se non ricordo male 34 36 anni Se non ricordo male quindi morì estremamente Giovane ma nella sua giovane vite ebbe questa grande intuizione che ancora oggi porta il suo nome la macchina che lui inventò è la macchina di Carnot ed è la macchina quella che diciamo può dare il rendimento più elevato di tutte le altre macchine della macchina che è un limite teorico per i termodinamici lo è lo è TUTTOGGI Ora ovviamente diciamo ci sono tutta una serie di altri passi che vengono normalmente fatti in questa diciamo da Carnot a clausius e a Kelvin che hanno poi buttato diciamo due basi tra i duea il primo e il secondo principio della termodinamica nel diciamo nelle nelle diciamo nelle scritture che noi oggi conosciamo sostanzialmente ci vengono date a Valle di una importante contributo di cleron che mise su dei piani termodinamici queste diciamo queste riflessioni di carn che invece erano molto qualitative diciamo il il pregio diciamo di aver Diciamo in qualche modo portato su un diciamo sul piano un poco più matematico Le diciamo il il l'intuizione di Carnot cioè dato poco da cleron Che riuscì in qual qualche modo a dire a dare le trasformazioni termodinamiche attraverso cui evolve la macchina di Carnot e quindi noi Oggi studiamo il piano diciamo il la macchina di Carnot la studiamo sul piano di cleron per comprendere meglio quali sono proprio le caratteristiche di questa macchina e proprio grazie anche a questa modellazione diciamo di clavon poi furono più facili le formulazioni che noi conosciamo del primo e secondo principio che sono le formulazioni ovviamente rispettivamente di class clus e diciamo soprattutto diciamo a clausius va scritto in merito di aver poi anche coniato il termine che ci consente oggi di studiare il secondo principio secondo un bilancio termine vo lo conoscete avete più volte parlare qualche volte una parola un po' astrusa Ma che avete più volte incontrato n diciamo nei corsi elementari che è la propra entropia la parola entropia che nella intenz nelle intenzioni di clausius doveva essere il più vicino possibile alla parola energia perché ovviamente è strettamente correlata è un diciamo è una grandezza che in qualche modo ci dà la misura della qualità dell'energia perché ovviamente diciamo il due concetti su cui si si muoverà il corso di fisica sono da un lato l'energia la misurabilità ovviamente di questa energia che nelle sue diverse forme meccanica diciamo cinetica meccanica eccetera dall'altro lato le diverse forme perché è chiaro che una cosa avere 100 jou Diciamo in come energia potenziale un'altra cosa è come energia termica cioè c'è una direzione dei fenomeni e quindi una qualità dell'energia contenuta nei sistemi che a voi sembra normale cioè se io oggi vi racconto dico ragazzi allora io c'ho c'ho questo gessetto questo gessetto c'è una certa energia potenziale e voi questa energia potenziale già la conoscete Quant'è è energ per cui questa energia potenziale se io lascio cadere questo gessetto cadere sul tavolo questa energia potenziale si è trasformata in cosa si è trasformata prima cinetica e poi quando esso che sta sul tavolo dove In cosa no questa differenza di potenziale MG del h va bene nel momento in cui ho lasciato cadere il mio gessetto si è trasformata quell'energia In cosa in che energia si è trasformata prima in energia cinetica quindi ha accelerato il gesset poi si è fermato si è fermato sul tavolo energia cinetica non ce l'ha più è fermo in che si è trasformato nella più bassa forma di energia Quale energia termica Va bene allora di fatto quindi diciamo questa energia termica io non è che dico Ah vabbè adesso me la ritrasforma in energia potenziale sali sopra gess non sali sopra c'è una direzione dei fenomeni perché c'è una qualità dell'energia se io voglio Vi chiedo come la misuro Allora voi oggi già avete alle spalle diciamo CH G sei studiati kel studiati giallo eccetera Non avete fatto il corso di termodinamica quindi non siete in grado di darmi una quantitativamente di darmi una relazione che mi misura il degrado dell'energia clausius vi ha dato appunto la modalità di diciamo di fare questa misura questa misura è fatta attraverso questa grandezza che si chiama entropia che studieremo nei corsi di emodinamica che mi consente di misurare il grado di irreversibilità dei fenomeni e quindi anche il grado di Diciamo in qualche modo di diciamo qualità dell'energia associata al gessetto prima qua e al gessetto in questo momento che si trova sulla sulla sul tavolo Ovviamente è una costruzione estremamente semplice e pulita quindi una di quelle costruzioni termodinamica di cui parlavo prima dire vabbè ma Come come è potuto diciamo sfiorare questa idea nella mente di nuovo semplificare così un problema è una delle più belle costruzioni termodinamica che ci consente oggi di studiare dei fenomeni e di capirne diciamo il degrado dell'energia che di volta a volta abbiamo nell'utilizzo di dellenergia all'interno di una macchina all'interno di un sistema eccetera quindi poter far funzionare le macchine in modo efficiente significa ovviamente sfruttarla al meglio quindi stare sempre diciamo il più possibile vicini alla ibilità quindi alle cosiddette macchine di Carbon come misuriamo il grado di reversibilità attraverso Ovviamente la grandezza entropia che è stata messa ovviamente in piedi su questa scala vedete le ultime le ultim le ultime diciamo l'ultimo secolo che noi non faremo cioè noi non studieremo diciamo bolman né Maxwell ahim né Einstein anche se hanno dato dei contributi enormi alla ter basta pensare alle equazioni di Maxwell basta pensare diciamo al anche alla riformulazione del primo principio Diciamo che Einstein cioè noi sappiamo da jaou attraverso i suoi esperimenti e sappiamo dall formulazione Diciamo che Kelvin ne dà che l'energia non si crea non si distrugge giusto Ebbene diciamo Einstein Ovviamente ha leggermente messo in crisi questo sistema perché noi sappiamo anche che possiamo abbiamo delle equivalenze Massa energia e quindi sostanzialmente Dobbiamo rivedere dovremmo rivedere il nostro primo principo cosa che non faremo all'interno di un corso diciamo elementare di termodinamica Ma che ovviamente invece Einstein ha fatto quindi percorsi avanzati Se voi avete delle reazioni nucleari dovete per fare dei bilanci ovviamente tener conto anche di altri aspetti che non corsi elementari non Emo a studiar Allora intanto abbiamo gli ultimi 10 minuti che ci consentono di cominciare a focalizzare alcune la nostra attenzione su alcuni concetti di base della te forse questo escursus storico non so fino a che punto abbia potuto toccare le diciamo le vostre Cordi la vostra attenzione perché alcuni concetti che ho toccato in questo escursus probabilmente non vi sono chiari Probabilmente anche la stessa concetto di temperatura potrebbe non essere Chiar forse la pressione un po' di più e quindi dovremmo rivedere diciamo e ristabilire delle diciamo delle diciamo dovremmo diciamo ridefinire alcune grandezze nel corso di termodinamica perché una cosa è la temperatura termodinamica e una cosa è la temperatura empirica una cosa è la pressione termodinamica una cosa è la pressione empirica Quindi alcune grandezze che noi spesso confondiamo hanno ci hanno delle piccole differenze che dovim andare a Stess Allora ovviamente per poter iniziare a studiare diciamo il nostri i nostri sistemi ne abbiamo parlato stamattina dobbiamo parlare diciamo parleremo di sistema e di ambiente Il sistema è una può essere è il nostro oggetto L'oggetto del nostro studio e possiamo immaginare il sistema sia come una massa che andiamo a studiare una massa di controllo sia un certo volume dello spazio ovviamente il sistema sarà delimitato rispetto all'ambiente esterno da una cosiddetta superficie di controllo quindi la superficie che divide tutto quello che voi volete studiare il vostro sistema dall'ambiente esterno si chiama chiamerà superficie di contr Ovviamente per noi diciamo noi diamo diciamo il concetto di ambiente è un concetto relativo faciamo attenzione perché è chiaro che se noi vogliamo studiare la terra l'ambiente Chi è diciamo È l'universo se invece Vogliamo studiare diciamo questo computer l'ambiente può essere la fotosfera quindi può essere il nostro il nostro sistema esterno è l'ambiente che ci circonda quindi attenzione alla parola ambiente per qualche volta può coincidere esattamente con con il termine che noi diamo alla parola ambiente qualche altra volta potrebbe essere leggermente diverso lo stesso diamo l'ambiente potrebbe essere anche un pezzo di una macchina cioè se io ho un diciamo immaginata all'interno di un di un motore a combustione interna Se io Guard soltanto il sistema pistone cilindro va bene l'ambiente è anche il mio radiatore col quale io posso scambiare calore quindi attenzione a diciamo definire l'ambiente diciamo a non ricordare che l'ambiente non è l'ambiente esterno ma è tutto quello che sta esternamente al mio sistema questo concettualmente il significato di ambiente per ovviamente noi andremo a studiare il sistema e le le ovviamente le gli scambi di energia che il sistema ha con l'ambiente esterno e ovviamente andremo a studiare questi diciamo questi scambi o di energia o qualche volta anche di massa andremo ovviamente a focalizzare la nostra attenzione sui vincoli che ovviamente diciamo Il sistema ha diciamo rispetto a io qui Vi ho riportato una serie di esempi diciamo di sistema in questo caso vedete AV riportato la macchina la macchina di Wat quindi una macchina a doppio effetto che ovviamente può trasformare diciamo il calore diamo il lavoro facendo espandere Appunto questo fluido alternativamente una volta in questa parte un'altra volta dall'altro l quindi la macchina non torna indietro semplicemente R muovendo la fiamma ma portando il vapore anche dall'altro lato diciamo del sistema il sistema un sistemato perfetto e in questo caso ovviamente il sistema potrebbe essere quello che voi Vedete colorato con diciamo con il colore marrone prima e quindi potete seguire l'evoluzione di questo sistema spostando diciamo andando a seguire le dilatazioni de diciamo del sistema di questa massa di controllo nel diciamo nell'ambiente Diciamo in cui questa viene collocata Oppure potremmo vedere un sistema potrebbe essere semplicemente un termos potrebbe essere diciamo anche un individuo anche noi possiamo essere un sistema che possiamo studiare dal punto di vista termodinamico questo lo si fa in tutta quella disciplina che viene va sotto il nome di comfort termico lo si fa normalmente nei corsi un po' più avanzati in energetica per energetica edificio si studia appunto l'aspetto comfort umano e ovviamente ancora potrebbe essere quella Gi di un aula un'aula può essere un sistema Diciamo che possiamo studiare perché semplicemente lo vogliamo vogliamo termostat oppure potrebbe essere una lecera spaziale piuttosto che un computer piuttosto che una penna piuttosto che qualun altro i vincoli Allora i vincoli che noi andremo a diciamo mettere al nostro sistema sono dei vincoli Innanzitutto dei vincoli di massa se il nostro sistema Se all'interno del nostro sistema può entrare una certa quantità di sostanza questo sistema si dice aperto quindi un tubo un pezzo di un tubo un tubo può entrare n suomo dell'acqua e può uscire dall'altro lato del suo dell'AC quindi un tubo è assolutamente Un sistema aperto Se invece diciamo sto studiando un termos un termos lo posso studiare come sistema chiuso Ovviamente se lo vado a studiare mentre mi prendo il caffè non è più diciamo chiuso ma nel momento in cui ho avvitato il tappo in quel da quel momento in poi io posso studiare quel termos come come se fosse un sistema chiuso quindi attenzione ovviamente l'accezione chiuso Aperto è diciamo vincolata al tempo in cui noi stiamo studiando quell'oggetto quindi un oggetto può essere chiuso in certi momenti aperto neg altri questo diciamo è tanto più vero per esempio nel motore combusione interno in cui io studio la fase per esempio di espansione Quindi metto dentro la benzina la faccio diciamo faccio avvenire diciamo La combustione della benzina chiudo le valvole e lascio espandere il mio sistema Allora nell'espansione sono chiuse le valvole Quindi tutta quella trasformazione termodinamica ovviamente avviene senza scambi di massa con l'esterno quindi posso studiare quella trasformazione termodinamica come se diciamo se il mio sistema fosse un sistema chiuso anche se io ciò che ha delle valvole c'ha de può essere può avere diciamo nella nella fase di di espulsione possono esserci dei Fori di scarico cioè possono esserci delle diciamo degli scambi di Massa Ma non in quel momento in cui io sto studiando la trasformazione di espansione quindi attenzione Il quel vincolo è ovviamente deve esserci durante tutto il periodo in cui io vado a studiare quel quell'oggetto Quindi chiuso e aperto ripeto chiuso al trasporto di massa o aperto Al trasporto di massa diverso Invece è il discorso diciamo al diciamo i vincoli che posso mettere in essere nei confron fronti del trasferimento di energia attenzione perché l'energia come la posso far fluire la posso far fluire o diciamo attraverso il modo lavoro questo sistema pissione cilindrico che vi ho fatto vedere prima allora pione cilindro Ricordiamoci perché perché questo è un cilindro Ok a pareti rigide e fisse diciamo lungo tutta questa parte qua e poi c'ho uno stantuffo quindi un pistone che può scendere e può salire Giusto Allora se io questo sistema che cos'è questo sistema Com'è secondo voi chiuso o aperto chiuso giusto se questo sistema è chiuso Io diciamo spingo questa parete e comprimo il mio sistema Secondo voi il vincolo di scambio di energia ce l'ho o non ce lo può scambiare sto scambiando energia con questo sistema oppure no Questo è il mio sistema sì tutto il resto dell'ambiente vi trovate Perfetto Allora se io spingo il pistone sul diciamo sul diciamo a comprimere questa diciamo questo gas che sta per esempio all'interno del mio sistema pistone cilindri a vostro parere sto scambiando energia in che modo lavoro cioè sto compiendo lavoro sul mio sistema e quindi quando le pareti sono rigide e fisse non consentono cambio di energia in modo lavoro per cui se questa scatola fosse a pareti rigide e fisse e meglio voglia di comprimere sopra quello non si muove va bene non posso compiere lavoro quindi una scatola con ermetica quindi chiusa e che poi non posso neanche deformarla pareti rigide e fisse Perché queste qua parti sono rigide ma non sono fisse vedete ce una mobile è una scatola in cui non è consen c'è un vincolo che non mi fa trasferire energia in modo lavoro dall'ambiente verso il sistema o dal sistema verso l'ambiente quindi né in un caso né nell'altro E quindi capite bene che avete il sistema pareti rigide fisse non mi consente Ovviamente questo passaggio quindi c'è questo vincolo Se invece le pareti diventano mobili non ho più questo vincolo e quindi ovviamente posso scambiare energia in modo lavoro attenzione perché l'energia In questi sistemi semplici pvt vedremo più approfonditamente anche domani può essere scambiata anche attraverso un'altra modalità l'abbiamo vista faciamo pocanzi facevamo una storia in Pillole della termodinamica no che abbiamo visto abbiamo visto che potevo mettere una fiammella sotto questo sistema e quindi cosa potevo fare potevo riscaldare questo mio sistema va bene quando lo riscaldo il vincolo di scambio di energia in modo calore non c'è se il sistema mi consente perché un metallico quindi un bel conduttore che lascia passare questa energia in modo calore io posso trasferire al mio gas all'interno posso trasferire energia energia termica bene il sistema in questo caso si dice via per mano se invece io ci metto 20 cm di polistirolo va bene come Nel termos Met una bella Diciamo un Bell isolante E allora che cosa succede ce ne metto non 20 C ce ne metto 40 cm ce ne metto 80 cm va bene che cosa succede ho messo un vincolo qual è questo vincolo è il vincolo di adiabatic sità Cioè non il sistema non può più scambiare energia termica quindi energia in modo calore e quindi di fatto Ho un ulteriore vincolo che io devo tenere in conto eventualmente anche con altri vincoli che possono esserci sul mio sistema se ora metto tutti e tre i vincoli insieme vincolo che cosa passaggio di massa vincolo diciamo il passaggio di energia in modo lavoro vincolo il passaggio di energia in modo calore e li metto insieme come lo chiamerò il mio sistema è isolato Cioè non posso fare non posso scambiare niente va bene Un sistema isolato È appunto un sistema che non può scambiare né Massa né energia e e ovviamente Camo non isolato nel caso in cui questo scambo può essere scelto Allora io a questo punto abbiamo fatto pochissimo abbiamo detto qualche diciamo soltanto qualche abbiamo dato qualche definizione del diciamo delle delle diciamo dei concetti su cui lavoreremo nel corso di termodinamica a partire dalla prossima lezione daremo una versione un po' più visione un po' più ampia di queste problematiche e poi cominceremo a studiare primo e secondo principio per poter poi studiare i compon ci vediamo Possono essere