Propulsione aerea/Capitolo III°: differenze tra le versioni
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==Alcune definizioni importanti==
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'''Termodinamica''' - è quel ramo delle scienze fisiche che tratta dei rapporti tra calore, lavoro e proprietà dei sistemi materiali interessati.
'''Sistema''' - è un insieme di materia, in senso generale, racchiuso entro definiti limiti o confini.
'''Pressione''' - è la forza esercitata da un sistema sulla unità di superficie; quando la [[w:pressione|pressione]] varia da punto a punto questa è definita come rapporto tra la forza elementare che si esercita su una supeficie elementare e la superficie elementare stessa. Per simbolo si usa la lettera '''p'''.
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Il volume dell'unità di massa è '''g''' volte quello dell'unità di peso.
'''Lavoro''' - in generale, si chiama (per definizione) lavoro L di una forza (di modulo e direzione costanti), il cui punto di applicazione si sposti, il prodotto scalare della forza stessa F per lo spostamento S del suo punto di applicazione.
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'''Proprietà''' - sono definite dalle caratteristiche osservabili di ogni sistema; due stati di un sistema sono uguali, meglio identici, se le proprietà osservabili sono tutte identiche.
▲Quando un sistema passa da uno stato di equilibrio a un altro, si dice che avviene una [[w:trasformazione termodinamica|trasformazione termodinamica]]: si distingue tra trasformazioni reversibili, ovvero quelle trasformazioni che consentono di essere ripercorse in senso inverso (si ritorna precisamente al punto di partenza, ripercorrendo all'indietro gli stessi passi dell'andata), e trasformazioni irreversibili, ovvero quelle trasformazioni che, se ripercorse all'indietro, non faranno ritornare al punto iniziale, ma a uno diverso. Perché una trasformazione sia reversibile è necessario che essa avvenga abbastanza lentamente da permettere al sistema di termalizzare (il sistema deve passare attraverso infiniti stati di equilibrio termodinamico). Le trasformazioni termodinamiche possono essere anche dei seguenti tipi:
* Isobare, se la pressione si mantiene costante;
* Isocore, se il volume si mantiene costante (e il lavoro scambiato tra sistema ed esterno è dunque nullo);
* Isoterme, se la temperatura si mantiene costante;
* Adiabatiche, se il calore totale scambiato è nullo;
* Isoentropiche, o adiabatiche reversibili, se la variazione di entropia è nulla.
'''Ciclo''' - una trasformazione che ha lo stato finale uguale a quello iniziale , si chiama ciclo.
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'''E''' - [[w:Modulo di elasticità longitudinale|modulo di elasticità longitudinale]]. Rapporto tra lo sforzo unitario a trazione o compressione e relativa deformazione. Per i liquidi e i gas è significativo solo la compressione.
▲La portata massica si indica con '''ṁ''' e indica la massa che scorre attraverso una superficie '''A''' nell'unità di tempo e nel Sistema Internazionale si misura in '''kg/s''' (l'apostrofo indica una grandezza riferita all'unità di tempo). La portata massica è quindi data da
::::::<math>\ \dot m=\rho A V</math>
dove '''V''' è una velocità media in direzione normale a una superficie '''A''' e '''ρ''' una densità.
==I due principi della termodinamica==
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'''1° principio'''- Il primo principio è in sostanza un aspetto particolare del principio generale di conservazione e trasformazione delle varie specie di energie; calore e lavoro meccanico sono equivalenti.
Se come unità di misura del calore si assume la '''caloria''' e come unità di misura del lavoro meccanico si assume il '''kilogrammetro''', l'esperienza mostra che una caloria equvale a '''427 kilogrammetri'''. Se con '''Q''' si indica il calore trasformato in lavoro meccanico '''L''', si ha
::::::<math>\ J\ Q=L</math>
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Tra tutte le trasformazioni pensabili alcune presentano particolare importanza concettuale e pratica.
Nelle
==Trasformazione a volume costante==
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L'entalpia è somma dell'energia interna e del lavoro delle pressioni ai confini mobili del sistema. Essa è quindi una funzione di stato al pari dell'energia interna.
==Trasformazione isoterma o a energia interna costante==
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:::<math>\ (17)\qquad p\ v=cost.</math>
Sul piano'''p v''', questa è una iperbole equilatera, che ha gli assi asintoti; sul piano '''T,S''', la trasformazione è rappresentata da un segmento parallelo alle ascisse.
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# '''n = 1''' si ha '''pv = costante''', analoga alla trasformazione isotermica
# '''n = k''' si ha '''pv<sup>k</sup> = costante''', analoga alla trasformazione adiabatica-isoentropica.
Attesa l'analogia di struttura tra la formula della politropica e quella dell'adiabatica tutte le formule trovate per questa ultima trattazione sono valide a patto di porre '''n''' al posto di '''k''', tranne la '''L=J C<sub>v</sub>(T<sub>1</sub>-T<sub>2</sub>)''' che esprime il lavoro esterno come differenza di energie interne. Infatti per la politropica vi sono scambi di calore; cioè '''dQ≠0''' sia all'interno sia all'esterno.
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Si è visto che il lavoro meccanico elementare è '''p dv'''; sul piano '''p,v''' l'espressione '''pdv''' è l'area del rettangolo infinitesimo di altezza '''p''' e base '''dv'''; il lavoro totale lungo una trasformazione è dato dalla somma di questi rettangolini ed è evidentemente rappresentato dall'area del rettangoloide tra la linea di trasformazione e l'asse delle '''v'''.
==Trasformazione generica==
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Si hanno in totale quindi tre equazioni tra le quattro variabili '''p, v, T, Q'''; l'eliminazione di due variabili porta a una relazione in termini finiti o differenziali tra le rimanenti due permettendo così la risoluzione del problema.
==Entropia==
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