Sezione 15
Termodinamica
La temperatura assoluta in kelvin si ottiene sommando 273,15 alla temperatura in Celsius.
Inversa
Relazione lineare tra le scale Celsius e Fahrenheit.
La variazione di lunghezza è proporzionale alla lunghezza iniziale e alla variazione di temperatura.
La variazione di area è approssimativamente il doppio del coefficiente lineare per l'area iniziale e ΔT.
- solido isotropo e variazioni di temperatura moderate.
Per solidi isotropi
La variazione di volume è proporzionale al volume iniziale e alla variazione di temperatura.
Calore richiesto per variare la temperatura di una sostanza, senza cambiamento di fase.
e
Quoziente tra il calore trasferito e la variazione di temperatura.
si applica durante un cambiamento di fase a temperatura approssimativamente costante.
In un sistema termicamente isolato
In un calorimetro isolato, la somma dei calori scambiati è nulla.
Anche
Il prodotto PV è proporzionale alla quantità di gas e alla temperatura assoluta.
Per una quantità fissa di gas ideale
Per una quantità fissa di gas, PV/T si conserva tra due stati.
L'energia cinetica media di traslazione di una molecola è proporzionale alla temperatura assoluta.
- gas ideale monoatomico.
In modo equivalente
La velocità quadratica media delle molecole è proporzionale alla radice di T.
Variazione
L'energia interna di un gas ideale monoatomico è (3/2)nRT.
Per pressione costante
Il lavoro termodinamico è l'integrale di P dV; a pressione costante, PΔV.
Convenzione: quando il gas compie lavoro sull'ambiente.
La variazione di energia interna è il calore assorbito meno il lavoro compiuto dal sistema.
Convenzione: entra nel sistema e è il lavoro compiuto dal sistema.
Lavoro
Per un gas ideale
In un processo isotermo di gas ideale, PV è costante, ΔU=0 e Q=W.
Anche
con
In un processo adiabatico di gas ideale, PV^γ è costante, con γ=C_P/C_V.
Il rendimento di una macchina termica è il lavoro netto diviso per il calore assorbito dalla sorgente calda.
Il rendimento di Carnot dipende solo dal rapporto delle temperature assolute dei serbatoi.
- temperature assolute in kelvin.
Il flusso di calore per conduzione è proporzionale all'area e al gradiente di temperatura.
Potenza netta rispetto all'ambiente
La potenza irradiata è proporzionale alla quarta potenza della temperatura assoluta.