ualunque
variazione dei valori delle grandezze P, V, T, di un gas è chiamata trasformazione
termodinamica.
Le trasformazioni termodinamiche possono essere: isocora o isovolumica, quando durante la trasformazione di un gas il volume non varia; isoterma, quando in una trasformazione di una gas la temperatura rimane costante; isobara, quando in una trasformazione di un gas la pressione non cambia; adiabatica, quando durante la trasformazione di un gas non avvengono scambi di calore con l'ambiente esterno.
Trasformazione |
Grandezze costante |
isocora |
volume (DV = 0 ) |
isobara |
pressione (DP = 0 ) |
isotermica |
temperatura (DT = 0 ) |
TRASFORMAZIONE ISOCORA
Supponiamo che il gas contenuto in un recipiente ermeticamente chiuso assorba una certa quantità di calore Q. Poiché il gas non può espandersi, allora non può compiere alcun lavoro contro l'esterno e quindi il calore Q fornito viene unicamente utilizzato per aumentare l'energia interna DU e conseguentemente per aumentare di DT la temperatura del gas. Risulterà quindi:
Q = DU
La relazione tra la quantità di calore fornita ad un corpo di massa m avente calore specifico c è:
Q = c m DT che si può anche scrivere nella forma Q = C v m DT
Dove C v rappresenta il calore molare del gas a volume costante.
T = costante, DT = 0
TRASFORMAZIONE ISOBARA
Un gas contenuto in un recipiente dotato di stantuffo mobile avente inizialmente una pressione P identica a quella dell'ambiente esterno, riceve calore in modo che la sua pressione rimanga invariata. Poiché il rifornimento di calore tende ad aumentare la temperatura del gas la trasformazione sarà accompagnata da una variazione di volume DV. Tale espansione comporta una produzione di lavoro positivo uguale a:
L = F S = P S h = P DV = n R (T2 - T1) = n R (V2 - V1)
Dove S rappresenta la superficie dello stantuffo e h è la variazione di volume.
TRASFORMAZIONE ISOTERMA
In una trasformazione isoterma, poiché DT = 0, la variazione dell'energia interna del sistema sarà DU = 0. Invece si avrà una espansione del volume del gas con diminuzione della sua pressione. In ogni caso il lavoro fatto deve essere compensato dal corrispondente calore secondo la relazione Q = L.
Il lavoro si potrà dunque calcolare:
L = n R T ln V2 / V1 = n R T ln P1 / P2
TRASFORMAZIONE ADIABATICA
Questo tipo di trasformazione avviene senza scambi di calore tra sistema ed ambiente; quindi abbiamo che Q = 0 e che
P1 V1g = P2 V2g = cost oppure T1 V1(g - 1) = T2 V2(g - 1) = cost oppure P1 T1(1- g) / g = P2 T2(1 - g) /g = cost
Dove g è il rapporto tra il calore specifico a pressione costante e il calore specifico a volume costante.
