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Fondamenti dinamici della prima legge della termodinamica
Qualunque evento fisico accada in un processo,esso può sempre essere ricondotto, in ultima analisi, ad uno scambio di energia o di quantità di moto fra particelle. Eseguiamo il bilancio energetico per una particella singola che si muove in un campo di forze, un insieme di particelle soggetto a forze esterne F i est esercitate da altre partcelle, da un sistema costiutito da un elevato numero di particelle che interagisce con l'esterno scambiando calore, energia elettromagnetica e lavoro.
Particella singola:
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Insieme di particelle:
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Epart (i) = Energia interna alla particella (molecole, ioni, atomi, nuclei) = energia rotazionale, vibrazionale, elettronica, di legame molecolare, energia nucleare...
Insieme costituito da un numero elevato di particelle:
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U è la stessa che nel caso di un insieme di particelle Il lavoro totale è uguale alla somma del calore, L = Lest + Q + R |
dove,
D U = Q + R + L
Prima legge della termodinamica (in forma ridotta) in cui viene esplicitata la radiazione.
Lest include tutte le forme di scambi di energia fra sistema e ambiente.
| Q è lenergia trasferita attraverso la superficie di contorno de sistema mediante urti elastici e anelastici fra molecole del corpo e dell’ambiente quando le energie molecolari del corpo e dell’ambiente sono diverse. Il trasferimento di calore è un effetto di frontiera. |
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R è l’energia radiante scambiata tra il sistema ed il suo ambiente mediante emissione o assorbimento di fotoni dalle particelle del sistema. Questi fenomeni elementari comportano la variazione dell’energia interna del sistema. Il processo di irraggiamento può coinvolgere l’intero sistema.
La prima legge della termodinamica consente di valutare in termini di parametri macroscopici le variazioni di energia interna di un sistema in un processo, senza tenere conto in maniera esplicita della sua struttura interna.
