PROGRAMMA DI TERMODINAMICA
Introduzione al corso
Lavoro, Calore ed Energia. Temperatura e scale di Temperatura, grandezze intensive ed estensive, sistemi chiusi ed aperti, stato termodinamico e variabili di stato.
Il primo principio della termodinamica
Primo principio della termodinamica. Stato termodinamico,variabili termodinamico, funzioni di stato. Energia interna ed entalpia, calori specifici. Il concetto di equilibrio termodinamico. La regola delle fasi. Processi reversibili.Trasformazioni di sistemi semplici. Calcoli su lavoro e calore scambiati e variazioni di energia interna ed entalpia in trasformazioni di sistemi chiusi e aperti. Bilanci di materia ed energia. Stato stazionario e non. Trasformazioni termodinamiche
Proprietà volumetriche per fluidi puri
Proprietà volumetriche (PVT) delle sostanze pure. Punto critico. Equazioni di Stato. Coefficiente di espansione termica volumetrico, comprimibilità. Fluidi ideali e reali.Equazioni di stato per i fluidi reali. Calcoli PVT di: liquidi, gas ideali e gas reali.
Effetti termici nelle trasformazioni termodinamiche
Calori latenti. Trasformazioni termodinamiche di sostanze pure. Trasformazioni di fase. Calore standard di reazione. Dipendenza dalla temperatura del calore standard. Calcoli termodinamici su reazioni di interesse industriale.
Il secondo principio della termodinamica
Enunciati del II principio. Macchine termiche. Macchina e ciclo di Carnot. Entropia. Variazione di entropia per trasformazioni di gas ideali.
Proprietà termodinamiche dei fluidi.
Relazioni fondamentali delle proprietà termodinamiche di sostanze pure. Proprietà residue. Sistemi multifasici e diagrammi termodimanici. Equazioni di Clapeyron e di Calusius-Clapeyron.
Termodinamica delle soluzioni
Sistemi multicomponenti. Relazioni fondamentali delle proprietà termodinamiche. Potenziale chimico e proprietà parziali. Criterio di equilibrio fisico.Soluzioni ideali e reali. Proprietà di eccesso. Espressione dell'energia libera di Gibbs.Per sistemi a composizione variabile, pressione parziale,entropia di miscelazione e proprietà termodinamiche di miscele di gas ideali. Soluzioni ideali e loro proprietà termodinamiche.
Equilibrio fisico per sistemi multicomponenti
Legge di Raoult. Sistemi reali. Legge di Raoult generalizzata. Calcoli per sistemi ideali e reali. Coefficiente di attività. Equazioni di Margules, Van Laar e Wilson (wilson NO!!). Fondamenti dei processi di separazione basati sull’equilibrio mfisico. Calcoli su un “Flash”per sistemi binari. Soluzioni reali. Azeotropi. Termodinamica della miscelazione. Diagrammi entalpia-composizione, regola della leva, criterio generale di equilibrio a temperatura e pressione costante.Miscibilità e immiscibilità, lacune di miscibilità. Pressione osmotica. Calcoli di proprietà di soluzioni reali, di punti di azeotropo.
Equilibrio chimico
Criterio generale di equilibrio termodinamico. Equilibrio nelle reazioni chimiche. Energia libera standard di formazione e variazione di energia libera standard di reazione. La costante di equilibrio, effetto della temperatura sulla costante di equilibrio. Calcoli di costanti di equilibrio. La composizione di equilibrio. Grado di avanzamento e velocità del grado di avanzamento di una reazione. Calcolo di composizioni di equilibrio per sistemi gassosi e per sistemi liquidi suscettibili di reazioni chimiche.