Formulario Termodinamica Pdf

[Channing Arther]

Inquesto formulario presentiamo tutte le formule della Termodinamica che si possono affrontare sia alle scuole superiori che all'universit. Alcune delle formule elencate in questo formulario si trovano in forma differenziale o in forma integrale per venire incontro alle necessit degli studenti universitari.

Per chi frequenta le superiori e non conosce il calcolo integrale e il calcolo differenziale, nessun problema: quando possibile, al fianco delle formule incriminate, sono presenti le stesse in una forma comprensibile per gli studenti delle superiori.

Attenzione: non tutti gli argomenti, le definizioni e le applicazioni della Termodinamica possono essere riassunti in una formula! Vi consigliamo di usare il formulario con cautela, non prima di aver acquisito le necessarie basi teoriche. Cliccando sui vari link potete accedere alle lezioni relative a ciascun argomento.

Una mole (1 mol) di una sostanza la quantit di tale sostanza che contiene tante entit elementari, atomi o molecole, quante sono le entit fondamentali contenute in 12 grammi di isotopo 12C del carbonio.

- Kelvin-Planck: impossibile realizzare una trasformazione termodinamica che abbia come unico risultato la completa trasformazione in lavoro del calore assorbito da una sorgente a temperatura costante.

L'esame scritto, comprende 5 esercizi, di cui 2 sono domande di toeria e 3 sono problemi. Ognuno dei 5 esercizi vale 6 punti se correttamente eseguito; viene valutato anche un esercizio eseguito in modo non completo.

Per studenti con DSA verranno seguite per i singoli casi le disposizioni della delegata del rettore (Servizio per studenti e studentesse con D.S.A.); solitamente queste disposizioni implicano che all'esame vengano concessi l'uso del formulario e il 30% di tempo in pi.

L'insegnamento di base della Fisica nel corso di laurea di Statistica orientato a potenziare le capacit di osservazione e di ragionamento. Viene data particolare importanza alla capacit di descrivere con adeguate semplificazioni e modelli matematici i fenomeni, riconoscendo un ambito di applicazione del modello. Il programma prevede una introduzione alla Meccanica ed una introduzione alla Termodinamica con brevi cenni agli aspetti statistici.

Lezioni in aula ( oppure a distanza qualora non fosse possibile la lezione in presenza) sugli argomenti del programma con esempi ed esercizi svolti. L'insegnamento prevede circa 52 ore di lezione e 20 ore di esempi di applicazione. E' sollecitata la partecipazione della classe nella modellizzazione, impostazione e soluzione dei problemi.

La prova scritta articolata in pi quesiti per ogni problema; questa articolazione consente allo studente di dimostrare ( e al docente di valutare) il grado di raggiungimento degli obiettivi formativi attesi: - la capacit di interpretare il testo, di fare una semplice schematizzazione del problema,- la capacit di individuare le leggi fisiche implicate - la capacit di applicare adeguatamente tali leggi e risolvere il problema.

La prova orale utilizzata per chiarire eventuali carenze mostrate nello scritto e per accertare attraverso alcune domande sugli argomenti principali del programma la conoscenza e la comprensione delle principali leggi fisiche introdotte nell'insegnamento e del loro ambito di validit, la capacit di esprimere le conoscenze acquisite con un linguaggio adeguato.

Lo studente pu compilare un formulario personale da portare con s alla prova scritta, in modo da potersi concentrare sulla comprensione e modellizzazione del problema proposto, senza doversi preoccupare di ricordare a memoria tutte le formule.

Al termine del corso, lo studente ha acquisito le basi fisiche e matematiche per comprendere la struttura e le propriet della materia e le trasformazioni fisiche e chimiche che riguardano atomi e molecole e i loro stati di aggregazione. Vengono illustrate le leggi della termodinamica, che si occupa delle trasformazioni di energia, e i fondamenti della cinetica, che indaga la velocit delle reazioni chimiche e i fattori che la influenzano. Infine, i principi di quantomeccanica e la loro applicazione spiegano in modo coerente le propriet di atomi e molecole, la natura del legame chimico, e permettono di comprendere le loro propriet spettroscopiche.Il corso prevede che gli argomenti teorici trattati siano integrati da esempi ed esercizi numerici e da prove pratiche di laboratorio.

Il programma si articola in due parti distinte. La prima concerne la Termodinamica d'equilibrio di sistemi chiusi e la cinetica delle reazioni chimiche. La seconda si basa sull'introduzione ai principi della meccanica quantistica

Stati di aggregazione della materia. Descrizione degli stati della materia in termini di variabili di stato. Definizione di volume, pressione, temperatura, quantit di materia e delle rispettive unit di misura. Definizione di equazione di stato. Definizione di temperatura e pressione ambiente standard (SATP) Equazione di stato del gas ideale. Equazione combinata del gas ideale. Miscele di gas ideali e Legge di Dalton. Limiti di applicabilit dell'equazione del gas ideale. Gas reali e forze intermolecolari. Comportamento della CO2 al variare di pressione, volume molare e temperatura. Definizione di punto critico di un gas reale. Fattore di compressibilit di un gas reale. Equazione di stato del viriale. Equazione di stato di Van der Waals. Relazione tra variabili critiche e parametri dell'equazione di VdW

Definizione di sistema termodinamico (aperto, chiuso, isolato, adiabatico). Lavoro e calore quali modalit di trasferimento di energia. Primo principio della Termodinamica. Lavoro di espansione e lavoro extra. Lavoro meccanico in una espansione libera, in una espansione contro una pressione esterna costante e in una espansione reversibile. Scambi di calore a volume costante. Funzioni di stato e differenziali esatti. Derivate parziali dell'energia interna e di altre funzioni di stato. Definizione di capacit termica a volume costante e di pressione interna.

Energia interna di un gas perfetto. Capacit termica a volume costante e pressione interna di un gas perfetto. Definizione di entalpia. Relazione tra entalpia ed energia interna. Relazione tra entalpia e calore scambiato a pressione costante. Definizione di capacit termica a pressione costante. Capacit termica a pressione costante di un gas perfetto. Espansione isoterma di un gas perfetto. Espansione adiabatica di un gas perfetto. Termochimica. Variazioni entalpiche in condizioni standard. Definizione di entalpia di reazione, entalpia di combustione e entalpia di formazione. Dipendenza delle entalpie di reazione dalla temperatura. Legge di Kirchhoff

Trasformazioni spontanee. Secondo principio della termodinamica. Definizione di entropia. Variazioni di entropia per alcuni processi tipici: espansione di un gas a temperatura costante, espansione adiabatica reversibile, variazione di temperatura a volume e pressione costante, transizioni di fase. Entropie assolute e terzo principio della termodinamica. Entropia di reazione. Relazione tra entropia e spontaneit delle reazioni chimiche. Definizione di energia di Gibbs e di Helmholtz.

Energia di Gibbs di reazione. Combinazione del primo e del secondo principio della TD. Propriet dell'energia di Gibbs. Dipendenza dell'energia di Gibbs dalla temperatura. Equazione di Gibbs-Helmholtz. Dipendenza dell'energia di Gibbs dalla pressione per fasi condensate e per gas. Definizione di fugacit di un gas reale.

Criterio di stabilit termodinamica di una fase della materia. Dipendenza della energia di Gibbs dalla temperatura e transizioni di fase. Diagrammi di stato di una sostanza pura. Diagrammi Pressione-Temperatura e localizzazione delle fasi nelle diverse aree del grafico. Punti caratteristici (punto triplo, punto critico). Derivazione dell'equazione di Clapeyron. Limite di fase solido-liquido. Limite di fase liquido-vapore. Equazione di Clausius-Clapeyron. Limite di fase solido-vapore.

Regola delle fasi di Gibbs. Grandezze parziali molari. Volume parziale molare. Energia di Gibbs parziale molare e potenziale chimico. Mescolamento spontaneo di due gas ideali. Entropia di mescolamento. Legge di Raoult e soluzioni ideali. Potenziale chimico di una soluzione ideale e reale.

Propriet colligative. Abbassamento della pressione di vapore. Innalzamento ebulloscopico. Abbassamento crioscopico. Solubilit ideale di una sostanza. Pressione osmotica. Soluzioni molto diluite e legge di Henry.

Sistemi a due componenti. Diagrammi di fase liquido-vapore. Diagrammi pressione-composizione e temperatura-composizione. Localizzazione delle fasi nelle diverse aree del grafico. Regola della leva. Distillazione semplice e frazionata. Calcolo di diagrammi P-X e T-X per una miscela ideale. Miscele non ideali. Deviazioni positive e negative dalla legge di Raoult. Azeotropi di minimo e di massimo. Diagrammi di fase T-X liquido-liquido. Localizzazione delle fasi nelle diverse aree del grafico. Definizione di temperatura critica superiore e inferiore. Diagrammi di fase T-X solido-liquido.Localizzazione delle fasi nelle diverse aree del grafico. Definizione di punto eutettico. Diagrammi solido-liquido con formazione di composti (cenni)

Equilibrio chimico. Definizione del grado di avanzamento di una reazione. Relazione tra energia di Gibbs di reazione e quoziente di reazione. Definizione di costante di equilibrio. Relazione tra Kp, Kc e Kx. Costante di equilibrio espressa in termini di attivit. Definizione degli stati standard per gas, liquidi puri, soluzioni e solidi. Effetto della pressione sulla composizione di equilibrio. Dipendenza della costante di equilibrio dalla temperatura. Equazione di Van't Hoff.

Introduzione all'elettrochimica. Celle galvaniche e celle elettrolitiche. Tipi di elettrodo. Semireazioni di riduzione. Definizione di anodo e catodo. Reazione di cella. Potenziale di cella e relazione con la variazione di energia di Gibbs di reazione. Equazione di Nernst. Relazione tra costante di equilibrio e potenziale standard di cella. Potenziali standard di elettrodo. Serie elettrochimica. Dipendenza del potenziale standard di elettrodo dalla temperatura. Coefficienti di attivit ionici. Legge limite di Debye-Huckel

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