Anche per l’entalpia, come l’energia interna, è possibile conoscere solo la variazione e non il valore assoluto relativo ad un determinato stato. Tuttavia, spesso si utilizza uno stato di riferimento attribuendo all’entalpia valore 0 alla temperatura di 0,01°C, temperatura del punto triplo dell’acqua. In questo modo l’entalpia di una certa massa di una determinata sostanza alla temperatura T, rappresenta il calore da fornire per portare la massa dalla temperatura di 0°C sino alla temperatura T, qualunque sia lo stato in cui si trovi. Ciò significa che se prima della temperatura T è avvenuto un passaggio di stato, dovrà essere considerato anche il calore latente necessario. Fissare un riferimento consente la produzione di particolari tabelle e diagrammi entalpici, i “diagrammi di Mollier” dove vengono resi disponibili i dati termodinamici di sostanze che trovano particolari applicazioni. Molto importanti, in tal senso, le tabelle del vapor d’acqua, riportate in Appendice 7, nonché i diagrammi di Mollier dei freon utilizzati negli impianti frigoriferi. Stato di riferimento per l’entalpia esempio 1.15 Determinare il contenuto termico di 1 kg di vapor d’acqua alla temperatura di 160 °C ed alla pressione di 1,01325 bar. L’entalpia, o anche contenuto termico, rappresenta il calore necessario per portare il vapor d’acqua da 0 °C alla temperatura attuale di 160 °C alla pressione costante di 1,01325 bar (equivalenti ad 1 atm). Possiamo dividere l’intero processo in tre fasi: 1°) riscaldamento dell’acqua liquida sino a T = 100°C; 2°) passaggio di stato a temperatura costante T = 100 °C; 3°) riscaldamento del vapore fi no a Tf = 160 °C. Sarà necessario leggere il valore di C per l’acqua liquida, il calore latente di ebollizione e il C del vapore acqueo. Si avrà: Appendice 4 C = 4,184 kJ/(kg ∙ °C) Appendice 7 λ = 2256,5 kJ/kg alla pressione di 1,01325 bar: Appendice 5 C = 0,56 kJ/(kg ∙ °C) P P P acq ev P vap 1° fase ∆H = m ⋅ C ⋅ ∆T = 1 kg ⋅ 4,184 kJ/(kg ⋅ °C) ⋅ (100,5 − 0)°C = 418,4 kJ 2° fase ∆H = m ⋅ λ = 1 kg ⋅ 2256,5 kJ/kg = 2256,5 kJ 3° fase ∆H = m ⋅ C ⋅ ∆T = 1 kg ⋅ 0,56 kJ/(kg ⋅ °C) ⋅ (160 − 100)°C = 33,6 kJ Calcolo contenuto termico 1 Pacq 1 2 ev 3 Pvap 3 Contenuto termico totale ∆H = ∆H + ∆H + ∆H = 2708,5 kJ tot 1 2 3 Ribadiamo che solidi e liquidi, a causa della loro incomprimibilità, non possono effettuare lavoro di espansione, a meno che non sia necessario considerare la dilatazione termica, generalmente trascurabile. Di conseguenza la variazione di entalpia coincide con la variazione di energia interna in quanto V = V . 1 2 1.6 APPLICAZIONI DEL PRIMO PRINCIPIO Oltre alle isobare e isocore, altre trasformazioni che si incontreranno molto frequentemente sono le isoterme e le adiabatiche, e molto utile risulta approfondire la valutazione delle variabili termodinamiche applicate ai gas ideali nel tipico sistema termodinamico di Fig. 1.1.