◈ Termodinamica

Gas perfetti, trasformazioni termodinamiche, I e II principio, macchine termiche, cicli di Carnot e Otto, entropia.

📋 Formulario

Teoria Completa

Esempi Svolti

Esempio 1Espansione libera adiabatica — L'entropia aumenta anche senza calore
Esempio 2Flusso spontaneo di calore — Perché il calore va dal caldo al freddo

Esercizi con Soluzione

Esercizio 1Riscaldamento irreversibile — Un blocco di rame a contatto con una sorgente caldaAlta
📋 Problema da risolvere
Un blocco di rame di massa m=2m=2 kg a T1=20°CT_1=20°C viene posto a contatto con una sorgente a TH=200°CT_H=200°C. Calcolare ΔS\Delta S del blocco, della sorgente e dell'universo. (cCu=385c_{Cu}=385 J/(kg·K))
📌 Dati forniti
m=2 kgT_1=293 KT_H=473 Kc_Cu=385 J/(kg·K)
Esercizio 2Ciclo irreversibile — Produzione di entropia in una macchina realeMolto Alta
📋 Problema da risolvere
Una macchina termica opera tra TH=500T_H=500 K e TC=200T_C=200 K. Assorbe QH=3000Q_H=3000 J e cede QC=1800Q_C=1800 J alla sorgente fredda. Calcolare η\eta, ηCarnot\eta_{Carnot} e ΔSuniv\Delta S_{univ}. Perché ΔSuniv>0\Delta S_{univ} > 0 anche se la macchina è ciclica?
📌 Dati forniti
T_H=500 KT_C=200 KQ_H=3000 JQ_C=1800 J
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Termodinamica e Trasmissione del Calore
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Problemi Integratori

Esercizi che uniscono tutti i capitoli — livello esame
Problema 1La Centrale Termoelettrica: dal Gas alle Molecole all'EntropiaESTREMA
Una centrale termoelettrica usa n=5 moln = 5\,\mathrm{mol} di gas biatomico (γ=7/5\gamma = 7/5, Cv=5R/2C_v = 5R/2) che compie il seguente ciclo su piano PV:

Stato A: PA=1 atmP_A = 1\,\mathrm{atm}, TA=300 KT_A = 300\,\mathrm{K}. A→B: compressione adiabatica fino a VB=VA/8V_B = V_A/8 (rapporto compressione r=8r = 8). B→C: isocora, riscaldamento fino a TC=2400 KT_C = 2400\,\mathrm{K} (combustione). C→D: espansione adiabatica fino a VD=VAV_D = V_A (ritorno al volume originale). D→A: isocora, raffreddamento (ciclo di Otto).
📌 Dati del problema
n = 5\,\mathrm{mol}\gamma = 7/5 = 1.4,\; C_v = 5R/2T_A = 300\,\mathrm{K},\; P_A = 1\,\mathrm{atm}r = V_A/V_B = 8T_C = 2400\,\mathrm{K}
(a)Gas Perfetto — Stati termodinamici(b)I Principio — Lavoro e Calore per ogni tratto(c)Cicli — Rendimento Otto vs Carnot(d)Teoria Cinetica — Molecole in moto(e)Entropia — II Principio e Bilancio Globale