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Cambiamenti di stato dei gas

Thermodynamics Basic Theory Compressed Air Wiki Physics of Air Compressors

La termodinamica è un campo molto interessante della fisica, specialmente per approfondire la conoscenza dei compressori dell'aria. Facendo seguito alla precedente introduzione alla termodinamica, questo articolo descrive i cambiamenti di stato dei gas.

I cinque diversi cambiamenti di stato

un cambiamento di stato di un gas
È possibile seguire i cambiamenti di stato dei gas da un punto all'altro di un grafico p/V. Nei casi reali sono necessari tre assi per le variabili p, V e T. I cambiamenti di stato corrispondono a spostamenti lungo curve tridimensionali su una superficie dello spazio p, V e T. Per semplicità, tuttavia, si considera di solito la proiezione di tali curve su uno dei tre piani, di norma quello p/V. È possibile prendere in esame cinque diversi cambiamenti di stato, vale a dire:
  1. Processi isocori (volume costante)
  2. Processi isobari (pressione costante)
  3. Processi isotermi (temperatura costante)
  4. Processi isoentropici (senza scambi di calore con l'ambiente circostante)
  5. Processi politropici (scambi di calore completi con l'ambiente circostante)

Che cos'è un processo isocoro?

formula per i processi isocori, volume costante
Il riscaldamento di un gas in un contenitore chiuso è un esempio di processo isocoro, vale a dire a volume costante.

Che cos'è un processo isobaro?

formula per i processi isobari, pressione costante
Il riscaldamento di un gas in un cilindro con un carico costante sul pistone è un esempio di processo isobaro, vale a dire a pressione costante.

Che cos'è un processo isotermo?

formula per i processi isotermi, rimozione graduale del calore e del lavoro applicato, temperatura costante
Se un gas in un cilindro viene compresso in modo isotermo, occorre rimuovere gradualmente una quantità di calore pari al lavoro applicato. Ciò risulta poco pratico, in quanto un processo così lento non può verificarsi.

Che cos'è un processo isoentropico?

formula per i processi isoentropici, senza scambi di calore, compressione o espansione di un gas
Si ha un processo isoentropico se un gas viene compresso in un cilindro completamente isolato, senza alcuno scambio di calore con l'ambiente circostante, nonché se si fa espandere un gas attraverso un ugello con una rapidità tale che non abbia il tempo di verificarsi alcuno scambio di calore con l'ambiente circostante.

Che cos'è un processo politropico?

formula per i processi politropici
I processi isotermi comportano uno scambio di calore completo con l'ambiente circostante, mentre nei processi isoentropici è assente qualunque scambio di calore. Tutti i processi si collocano in realtà in qualche punto fra tali estremi: di tratta quindi di processi politropici.
Per tali processi vale la relazione:

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