Il lavoro nel piano p-V: l’area sotto la curva
Quando un gas si espande spinge il pistone e compie lavoro. Nel piano pressione-volume il lavoro è l’area sotto la curva della trasformazione. Da uno stesso stato iniziale a uno stesso stato finale si può arrivare per strade diverse, e i lavori sono diversi: il lavoro non è una funzione di stato.
Il tuo dispositivo è impostato per ridurre le animazioni, quindi la scena è ferma: premi Avvia quando vuoi vederla in movimento.
in generale: L = area sotto la curva nel piano p-V
Se il pistone ha area S e si sposta di Δx a pressione costante, la forza è p S e il lavoro p S Δx = p ΔV: nel piano p-V è l’area di un rettangolo. Se la pressione cambia, si somma su tanti rettangolini sottili: il lavoro è l’area sotto la curva.
A volume costante (tratto verticale) il gas non fa lavoro: il pistone è fermo. Per questo la strada «prima a pressione alta, poi giù a volume costante» dà più lavoro della strada «prima giù, poi a pressione bassa».
Poiché ΔU fra A e B è sempre lo stesso (dipende solo da A e da B), dal primo principio anche il calore scambiato cambia con la strada. Unità pratiche: kPa per litro fa esattamente un joule.
L’animazione mostra, la spiegazione fa capire
Percorsi personalizzati di Matematica e Fisica con un docente di ruolo: per capire il perché delle formule, non solo il come si applicano.