Primo principio della termodinamica: esercizi svolti
Il primo principio della termodinamica afferma che l’energia di un sistema termodinamico non può essere creata né distrutta, ma soltanto trasformata da una forma all’altra, includendo la funzione di stato energia interna insieme al lavoro e al calore.
In una trasformazione adiabatica senza scambio di calore, la variazione dell’energia interna è uguale al lavoro compiuto.
Esercizi
1) Calcolo di q, w e ΔU per il processo di compressione di un gas ideale
In un processo isotermo relativo a un gas ideale, la variazione dell’energia interna è nulla. Il lavoro compiuto a pressione costante è calcolato tramite la differenza di volumi iniziale e finale. Quindi, il calore q è pari al lavoro w, e ΔU = 0.
2) Calcolo di ΔU per un gas in espansione
Considerando il calore assorbito e il lavoro compiuto da un gas in espansione, possiamo calcolare la variazione dell’energia interna ΔU.
3) Calcolo del calore specifico molare a volume costante
Utilizzando il calore specifico a pressione costante di un gas ideale, possiamo calcolare il calore specifico molare a volume costante.
4) Calcolo del calore specifico molare di F2 e confronto con il risultato precedente
Applicando la formula appropriata, possiamo calcolare il calore specifico molare di una molecola e confrontare il risultato con un valore precedentemente ottenuto.
5) Calcolo di ΔU e ΔH per un gas raffreddato
Calcolando i calori specifici a volume e a pressione costante, possiamo determinare la variazione dell’energia interna e dell’entalpia per un gas raffreddato a temperatura costante.
In generale, il primo principio della termodinamica fornisce importanti strumenti matematici e teorici per comprendere il comportamento dei sistemi termodinamici e svolgere calcoli relativi ad essi.