Piano di Clapeyron

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Il piano di Clapeyron o piano p-V è un piano cartesiano ad assi ortogonali nei quali compare in ascissa il valore del volume e in ordinata quello della pressione.

Il suo uso è molto frequente in vari ambiti ed in molteplici campi della fisica, dalla meccanica (per la rappresentazione del diagramma meccanico) alla termodinamica (per la rappresentazione del diagramma di Andrews). Viene anche utilizzato nel campo della fisiologia cardiovascolare per la diagnosi del ciclo cardiaco[1] (si veda la voce Diagramma pressione-volume).

Diagramma meccanico[modifica | modifica wikitesto]

Esempio di un diagramma P-V per un ciclo termodinamico (in questo caso il ciclo Stirling).

Il diagramma meccanico è la rappresentazione sul piano di Clapeyron di cicli termodinamici. Viene utilizzato in particolare quando si voglia calcolare il lavoro svolto da un ciclo termodinamico in maniera agevole.

Proprietà[modifica | modifica wikitesto]

  • Nel diagramma meccanico è facile identificare le curve isoterme se la sostanza in questione è un gas ideale, in quanto sono rappresentate da iperboli equilatere; allontanandosi dall’origine degli assi il valore della temperatura aumenta.
  • Nel piano di Clapeyron, ogni trasformazione viene indicata con una particolare curva orientata:
  • Detta \gamma il cammino compiuto dalla trasformazione sul piano di Clapeyron, si può facilmente calcolare il lavoro compiuto dalla trasformazione stessa. Infatti
L = \oint_\gamma F \mathrm{d}s = \oint_\gamma PA \mathrm{d}s = \oint_\gamma P \mathrm{d}V

tenendo conto che P=\frac{F}{A} e che il volume è dato dal prodotto di superficie e spostamento e intendendo il lavoro come integrale curvilineo della forza rispetto allo spostamento.

Ciò significa che l'area sottesa (o racchiusa, nel caso di trasformazione ciclica) dalla curva che descrive le trasformazioni termodinamiche è uguale al lavoro compiuto dal sistema il cui valore viene determinato attraverso i metodi del calcolo integrale.

Diagramma di Andrews[modifica | modifica wikitesto]

Rappresentazione nel piano p-V di un gas reale

Il diagramma di Andrews è la rappresentazione nel piano p-V del comportamento di un sistema gas-liquido (della stessa sostanza).

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Diagramma di Andrews.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ infatti dal punto di vista fisico il cuore svolge le funzioni di una valvola idraulica. Vedi: Cardiac Work as Determined by Volume-Pressure Loops

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

  • (EN) J. M. Smith, H.C.Van Ness; M. M. Abbot, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 6ª ed., McGraw-Hill, 2000, ISBN 0-07-240296-2.
  • K. G. Denbigh, I principi dell'equilibrio chimico, Milano, Casa Editrice Ambrosiana, 1971, ISBN 88-408-0099-9.

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