Libretto CdL Specialistica 2008-09 - Dipartimento di Scienze della ...

TERMODINAMICA PER GEOLOGI
6 CFU –lezioni frontali
Pierluigi Riani
Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale (Via Risorgimento, 35)
Argomenti da conoscere per poter frequentare efficacemente il corso: nozioni
minime di Fisica, di Matematica e di Chimica generale.
Programma del corso
Termodinamica classica. Definizioni di base: sistema e sue possibili
caratterizzazioni, ambiente, temperatura, calore, lavoro. Stato di un sistema,
variabili di stato, equazioni di stato. Trasformazioni. Trasformazioni reversibili
e irreversibili. Primo principio della termodinamica: relazioni fra scambi di
calore e di lavoro. Energia interna. Capacità termiche a volume e a pressione
costante. Entalpia. Applicazioni chimiche del primo principio della
termodinamica: la termochimica. Formulazioni del secondo principio della
termodinamica. Le macchine termiche cicliche e il loro rendimento. Il
rendimento limite di una macchina termica che lavora reversibilmente. Calcolo
del rendimento limite tramite il ciclo di Carnot. Analisi del ciclo di Carnot;
estensione dell‟analisi a un ciclo reversibile generico e definizione della
grandezza entropia. Condizioni sulle variazioni di entropia in una
trasformazione generica all'interno di un sistema isolato. La disuguaglianza di
Clausius.
Sistemi a composizione variabile e conseguente aumento delle variabili
necessarie per la definizione dello stato del sistema. Introduzione delle funzioni
termodinamiche ausiliarie energia libera di Helmoltz ed energia libera di
Gibbs. Il potenziale chimico e le sue implicazioni sulle condizioni di equilibrio.
Equilibri di fase in sistemi a un componente: equazione di Clapeyron ed
equazione di Clausius - Clapeyron. Il potenziale chimico nei gas perfetti, puri e
in miscela. Il potenziale chimico nei gas reali, puri e in miscela. La fugacità.
L‟equilibrio chimico in fase gassosa. Il potenziale chimico e la tensione di
vapore. Leggi limite di Raoult e di Henry. Definizione di Attività. L‟equilibrio
chimico in fase condensata.
Gas perfetti e gas reali. L‟equazione di stato dei gas perfetti. Deviazioni
dall‟idealità e introduzione del fattore di comprimibilità Diagrammi pV/RT - p a
basse pressioni e ad alte pressioni. La liquefazione e le grandezze critiche.
Significato della temperatura critica e della pressione critica. La spiegazione
del comportamento dei gas reali e il modello di Van der Waals.
Tentativo di costruzione di un‟equazione di stato dei gas reali in termini di
grandezze ridotte: l‟equazione degli stati corrispondenti.
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