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Sistemi aperti: termodinamica, flusso di massa, flusso di energia

Sistemi aperti: Termodinamica e Flussi di Massa ed Energia

I sistemi aperti, noti come volumi di controllo, sono in grado di scambiare energia sotto forma di calore o lavoro, e materia con l’ambiente circostante. Quando si analizzano tali sistemi, è necessario considerare non solo il flusso di energia, ma anche il flusso di massa.

casi in cui si verificano condizioni stazionarie, dove nessuna proprietà all’interno del sistema varia tempo e i flussi di massa, calore e lavoro rimangono costanti nel tempo, è fondamentale considerare sia il flusso della massa il flusso di energia.

Flusso di Massa


Quando una massa elementare dm entra o esce attraverso un volume di controllo con area A, volume dV, lunghezza dx e velocità media ṽ, è possibile calcolare il flusso di massa con la formula ṁ= A x ṽ/v, dove ṁ rappresenta il flusso di massa espresso in kg/s, ρ la densità in kg/m^3, v il volume specifico in m^3/kg, ṽ la velocità media in m/s e A la superficie di passaggio della massa in m^2.

Flusso di Energia


Quando la massa fluida entra o esce dal sistema, porta con sé energia interna, energia cinetica, energia e flusso di lavoro. In condizioni stazionarie, con flussi costanti in entrata e uscita, è rilevante considerare la potenza, che quantifica il trasferimento, la produzione e l’utilizzo di energia. L’equazione dell’energia specifica si esprime come Ǫ – ŵ = ṁ [Δh + (Δ ṽ^2/2) + gΔz], includendo l’ h, l’energia cinetica ṽ^2/2 e l’energia potenziale gz. Questa equazione descrive il bilancio di energia in un flusso costante all’interno del sistema.

Riscrivendo e riorganizzando i concetti presenti nell’articolo originale, si è cercato di mantenere il contenuto mantenendo un linguaggio chiaro e adatto sia agli esperti del settore sia ai lettori meno esperti. L’obiettivo è fornire informazioni chiare e comprensibili sull’argomento trattato. Buona lettura!

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