7. Il primo principio
della termodinamica
6-10. Il 1° principio della termodinamica
7.7 Lavoro compiuto da un sistema

Espansione: V aumenta, lavoro motore

Compressione: V diminuisce, lavoro resistente

Lavoro compiuto in una trasformazione isobara:
lavoro compiuto dal fluido, mentre il pistone (di area S) si solleva di
una altezza h (espansione)
W = F h = p S h = p ΔV

Quindi,
W > 0 in un’espansione,
W < 0 in una compressione
7.7 Lavoro compiuto da un sistema



Il lavoro compiuto dal sistema è uguale, in un diagramma pressione
-volume, all’area delimitata dal grafico e dall’asse dei volumi
Trasformazione ciclica: il lavoro è l’area della parte di piano p-V
racchiusa dalla linea che rappresenta la trasformazione
Il lavoro non è una funzione di stato: non dipende solo dagli stati
iniziale e finale, ma anche dal tipo di trasformazione
7.8 Primo principio della termodinamica

L’energia interna del sistema aumenta di una quantità pari
all’energia ricevuta mediante scambio di calore o di lavoro W(e)
fatto dall’ambiente sul sistema.
ΔU = Qtot + W(e)tot

Siccome il lavoro compiuto dal sistema
sull’ambiente è W= - W(e)
ΔU = Qtot – Wtot

Per convenzione:
Q > 0, se calore assorbito dal sistema
Q < 0, se calore ceduto dal sistema all’ambiente

E’ una generalizzazione del principio
di conservazione dell’energia.
7.9 Applicazioni: trasf. isocòre e isobare

Trasformazione isocora:
la variazione ΔV del volume è nulla, quindi
W = p ΔV = 0
il lavoro è nullo e l’energia acquistata dal
sistema si converte tutta in energia interna
ΔU = Q

Trasformazione isobara:
l’energia acquistata dal sistema serve in
parte ad aumentare l’energia interna
(temperatura) e, in parte, a compiere lavoro
p ΔV + ΔU = Q
7.10 Applicazioni:
trasf. adiabatiche e cicliche




Trasformazione adiabatica:
il sistema non scambia calore con l’ambiente (Q = 0), quindi
ΔU = - W
espansione W > 0  ΔU < 0 raffreddamento
compressione W<0  ΔU > 0 riscaldamento
Grafico più inclinato rispetto alle isoterme
Equazione di una trasf. adiabatica reversibile
(gas perfetto)
p1 V1γ = p2 V2γ
dove, γ=cp/cv, rapporto tra i calori specifici a
pressione costante e a volume costante
Trasformazione ciclica:
siccome l’energia interna è una funzione di stato, ΔU = 0, quindi,
Q=W
il lavoro totale compiuto dal sistema è uguale al calore scambiato tra
il sistema e l’ambiente