richiami di termodinamica e macchine
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documento che mostra alcuni punti essenziali, della termodinamica di baseTRANSCRIPT
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A/A 2011/12
corso di:
Impianti di Propulsione Navale
richiami di termodinamica e macchine
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Richiami di termodinamica e macchine
a) sistema isolatob) sistema rigidoc) sistema adiabatico
Sistema chiuso
IPN027
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Richiami di termodinamica e macchine
Sistema aperto
IPN028
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I principi termodinamica sono in alcuni casi del tutto empirici ed in altri si dimostrano sulla base di quelli empirici
Il valore delle variabili di stato dipende dallo stato attuale e non dalla storia delle trasformazioni
Il Principio zero della termodinamica definisce la variabile di stato temperatura
Richiami di termodinamica e macchine
IPN029
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Le variabili il cui valore dipende dalla massa del sistema osservato si dicono estensive, quelle indipendenti dalla massa si dicono intensive; le variabili (intensive) ottenute da quelle attraverso il rapporto tra una variabile estensiva ed una massa o un volume, si dicono specifiche
Le trasformazioni di cui oggetto un sistema sono generalmente rappresentabili sui vari piani termodinamici di cui sono coordinate le variabili di stato
Una trasformazione quasi statica se il sistema muta il proprio stato passando per stati infinitamente vicini tra loro; una trasformazione quasi statica pu essere rappresentata in tutti i suoi passaggi.Una trasformazione non quasi statica non pu essere definita in tutti gli stati percorsi ma soltanto attraverso i valori iniziale e finale delle variabili
Richiami di termodinamica e macchine
IPN030
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Le trasformazioni quasi statiche sono rappresentabili con le curve delle trasformazioni
Richiami di termodinamica e macchine
IPN031
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F forza esercitata dal gas sul pistonep pressione del gasA area del pistone
ApF =
in una trasformazione infinitesima relativa ad uno spostamento infinitesimo dx del pistone si avr un lavoro infinitesimo:
dxApdxFL ==
dxAdV =
dVpL =
Richiami di termodinamica e macchine
IPN032
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F forza esercitata dal gas sul pistonep pressione del gasA area del pistone
ApF =
nella trasformazione finita relativa a tutto lo spostamento del pistone tra i volumi V1 e V2 il lavoro scambiato varr:
=2
1
2,1
V
V
dVpL
Richiami di termodinamica e macchine
IPN033
-
==B
A
LdVpBAAREA 2,112
Richiami di termodinamica e macchine
IPN034
-
III
B
AII
B
AI
B
A
dVpdVpdVp
-
Il Primo Principio della termodinamica definisce la variabile di stato energia interna
2,12,112 LQUUU ==
= LQUIn termini generali:
e, per trasformazione ciclica:
0=U
Richiami di termodinamica e macchine
IPN036
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Il Primo Principio della termodinamica definisce la variabile di stato energia interna
Richiami di termodinamica e macchine
dvpduQ +=
pvuh +=
dvpduQ += dpvdh =
in termini differenziali:
Variabile di stato entalpia
IPN037
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Richiami di termodinamica e macchine
calore specifico
TQ
c
=
a pressione costante a volume costante
pp T
Qc
=
v
v TQ
c
=
pTh
=
vTu
=
( ) dTccdudh vp = ( )vpddudh +=( ) ( ) dTccpvd vp = ( ) dTRpvd =
vp ccR =v
p
c
ck =
IPN038
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Richiami di termodinamica e macchine
Trasformazioni politropiche(c = cost lungo la trasformazione) p
v
m=1m>k m=k m=inf
m=0
pvm=const
cost=mvp
dvpduq +=dpvdhq =
dvpdTcdTc v +=dpvdTcdTc p =
dvpdpv
cc
cc
v
p=
m= (indice della politropica)
IPN039
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Richiami di termodinamica e macchine
Trasformazioni politropiche(c = cost lungo la trasformazione) p
v
m=1m>k m=k m=inf
m=0
pvm=const
cost=mvp
0=+pdp
v
dvm
1
=
m
kmcc vintegrando:
e se il fluido un gas perfetto: TRvp =
constvT m =1const
p
T
m
m=
1
IPN040
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Il Secondo Principio della termodinamica definisce la variabile di stato entropia
Richiami di termodinamica e macchine
TQdS =
in termini differenziali:
Enunciato di Kelvin-Planck impossibile realizzare una trasformazione che abbia come unico risultato lassorbimento di calore da una fonte e la sua conversione integrale in lavoro
Enunciato di Clausius impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia far passare del calore da un corpo pi freddo ad un corpo pi caldo
IPN041
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Il Secondo Principio della termodinamica definisce la variabile di stato entropia
Richiami di termodinamica e macchine
T
s
m=1
m>km=k m=inf
m=0
pvm=const
IPN042
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Ciclo di Carnot(piano p,v)
Richiami di termodinamica e macchine
1QLu
=1
21
QQQ
=
1
21 QQ
=
1
21TT
=
T1=const
T2=const
Q1= L3,4L2,3
p
v
2
1
3
4
Q2= L1,2
L4,1
IPN043
-
Ciclo di Carnot(piano T,S)
Richiami di termodinamica e macchine
1QLu
=1
21
QQQ
=
1
21 QQ
=
1
21TT
=
T
s
2 1
3 4T1
T2
s1 s2
Q1= L3,4
L4,1
Q2= L1,2
L2,3
IPN044
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Ciclo di Carnot(piano T,S - esempio)
Richiami di termodinamica e macchine
1QLu
=1
21
QQQ
=
1
21 QQ
=
1
21TT
=
IPN045
-
Richiami di termodinamica e macchine
IPN046
ic
Bg Hm
P&
=Rendimento globale
Rendimento di combustioneic
b HmQ&
&1
=
Rendimento limite (fluido reale e macchina ideale)1Q
Pll &
=
Rendimento interno (macchina reale)l
ri P
P=
Rendimenti di un impianto motore
Rendimento meccanicor
Bm P
P=
milb =Rendimento globaler
m
l
rl
icg P
PPP
QP
HmQ
=
1
1&&
&
-
Richiami di termodinamica e macchine
IPN047
Consumo specifico di combustibile
==
kWhg
Jg
Pm
cSFOCB
cs ;
&