Termodinamica

Entalpia

In termodinamica, la grandezza fisica entalpia (solitamente indicata con \(H\)) è una funzione di stato definita come la somma dell’energia interna \(U\) e del prodotto della pressione \(p\) per il volume \(V\): \[H = U+ pV\] In base a questa relazione, si deducono due importanti osservazioni a proposito dell’entalpia: la prima è che l’entalpia è una grandezza …

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Numero di Prandtl

Il numero di Prandtl è un numero adimensionale che esprime il rapporto tra la diffusività cinematica e la diffusività termica, per un fluidoviscoso. In altre parole permette di valutare l’ampiezza della zona di un fluido perturbata meccanicamente, rispetto alla zona perturbata termicamente e pertanto, comprendere l’importanza relativa tra l’influenza dell’azione meccanica rispetto a quella termica. Il numero …

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Temperatura

La temperatura è una grandezza fisica intensiva, ciò significa che per essere definita concettualmente necessita di una valutazione in termini di effetti provocati da sue variazioni sul comportamento dei materiali. Infatti la temperatura viene valutata in funzione dell’energia cinetica media posseduta dagli atomi costituenti la materia, e descrive lo stato termodinamico dei sistemi in equilibrio. …

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Diffusività termica

La diffusività termica \(\alpha\) è una caratteristica “interna” (o intrinseca) di un corpo materiale, che indica la rapidità nel seguire le variazioni di temperatura a fronte di una somministrazione di energia termica. È particolarmente utile per descrivere la propagazione di un campo termico in condizioni non stazionarie. Si calcola con la seguente espressione: \[\alpha =\dfrac{k}{\rho C_p}=\left[\dfrac{m^2}{s}\right]\] dove: \(k\) è la …

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Numero di Rayleigh

Il numero di Rayleigh (Ra) è un parametro adimensionale che esprime la relazione tra tutte le azioni che contribuiscono positivamente al moto in un fluido (forza fluttuante) e tutto ciò che si oppone negativamente (viscosità e diffusività termica): \[Ra=\dfrac{F_g}{\mu\alpha}\] È, quindi, possibile capire se c’è moto, o no, in condizioni di convezione naturale; oppure se, …

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Combustione

Le combustioni sono, per la maggior parte, ossidazioni veloci con rapido e vistoso aumento della temperatura. Inoltre i prodotti di reazione (e in certi casi anche i reagenti) sono, di solito, dei gas in espansione. L’aumento di temperatura provocato dalla reazione chimica, modifica le condizioni di scambio di energia con l’ambiente. In generale il sistema …

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Termometro

Il termometro è uno strumento per misurare la temperatura sviluppato a partire dai primi anni del XVII secolo. I termometri sono basati sulla proprietà che hanno gas, liquidi e solidi di dilatarsi o contrarsi in funzione delle variazioni di temperatura. Altri tipi di termometri funzionano grazie a fenomeni elettrici. Tipologie di termometro Termometro elettrico I termometri …

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Effetto Mpemba

L’effetto Mpemba, è un fenomeno fisico scoperto inizialmente nel IV secolo a.C. grazie ad Aristotele (e riscoperto casualmente nel 1969 dallo studente tanzaniano Erasto Mpemba, da cui il nome), per cui ponendo in un congelatore due bicchieri d’acqua identici tra loro, tranne che per la temperatura iniziale del liquido, il bicchiere contenente acqua calda congela …

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Superficie di controllo

La superficie di controllo, di un sistema termodinamico, rappresenta i confini del sistema termodinamico e lo caratterizza in base alle sue proprietà intrinseche di interazione tra sistema ed ambiente; infatti a seconda della tipologia di superficie di controllo avremo sistemi termodinamici chiusi, aperti oppure isolati. La parete di un sistema termodinamico può essere classificata per tre …

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Effetto Joule

L’effetto Joule e la legge di Joule sono solo alcuni dei diversi effetti fisici scoperti dal fisico inglese James Prescott Joule. Nonostante questi effetti fisici non sono uguali, sono frequentemente o occasionalmente indicati in letteratura come “effetto Joule” o “legge di Joule”, essi sono: “La prima legge di Joule” (riscaldamento per effetto Joule), una legge …

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Energia libera

In Termodinamica, l’energia libera di un sistema rappresenta la quantità di lavoro macroscopico che il sistema può compiere sull’ambiente. Essa è funzione della temperatura, della pressione e della concentrazione della specie chimica considerata, e sta ad indicare due funzioni di stato: l’energia libera di Helmholtz e l’energia libera di Gibbs.

Effetto Thomson

L’effetto Thomson, scoperto da William Thomson (lord Kelvin) nel 1854, è un effetto termoelettrico che si manifesta con l’insorgenza di un gradiente di potenziale elettrico (e quindi si una forza elettromotrice, detta in questo caso forza elettromotrice di Thomson) in un materiale conduttore, quando esso viene sottoposto ad un gradiente di temperatura. In termini qualitativi, …

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Conducibilità termica

Si definisce conducibilità termica, indicata con il coefficiente k quella proprietà intrinseca dei materiali che permette la determinazione del campo termico, in dipendenza alla quantità di calore che si trasmette per conduzione attraverso una qualsiasi superficie. In altre parole rappresenta la capacità di un sistema termodinamico nel farsi attraversare da una quantità di calore dQ; tanto più …

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Capacità termica

Si definisce capacità termica di un corpo (o più in generale di un qualunque sistema termodinamico) il rapporto fra il calore scambiato tra il corpo con l’ambiente e la variazione di temperatura che ne consegue. \[C=\dfrac{Q}{\Delta T}\] Nel Sistema Internazionale l’unità di misura della capacità termica è J/K, ed esprime la quantità di calore in joule che …

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Effetto Peltier

L’effetto Peltier scoperto da Jean Charles Athanase Peltier nel 1834 è un fenomeno termoelettrico che si manifesta quando in un circuito elettrico costituito da due conduttori metallici (o anche semiconduttori) diversi, posti in contatto (giunzione Peltier), si fa circolare corrente elettrica e questa produce un trasferimento di calore; ovvero una delle giunzioni si riscalda (acquista …

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Termodinamica

La termodinamica è la branca della fisica e della chimica che descrive le trasformazioni subite da un sistema in seguito a processi che coinvolgono la trasformazione di calore in lavoro e viceversa. La termodinamica, dunque, si occupa dei fenomeni fisici in cui intervengono variazioni sia delle grandezze meccaniche sia delle grandezze termiche. Il volume massico, …

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Effetto magnetocalorico

Si definisce effetto magnetocalorico quel fenomeno magneto-termodinamico che causa una variazione reversibile di temperatura per effetto di una variazione di un campo magnetico. La variazione del campo magnetico genera una modifica dell’entropia dovuta all’interazione dei dipoli magnetici degli atomi del materiale con il campo magnetico esterno. Pertanto si ha una diminuzione di temperatura all’aumentare del …

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