32 1 I fondamenti chimico-fisici delle operazioni unitarie nire 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. 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 fino a Tf = 160 °C. Sarà necessario leggere il valore di CP per l acqua liquida, il calore latente di ebollizione e il CP del vapore acqueo. Si avrà: Appendice 4 CP acq = 4,184 kJ/(kg °C) Appendice 7 ev = 2256,5 kJ/kg alla pressione di 1,01325 bar: Appendice 5 CP vap = 0,56 kJ/(kg °C) Calcolo contenuto termico 1° fase H1 = m CPacq T1 = 1 kg 4,184 kJ/(kg °C) (100,5 0)°C = 418,4 kJ 2° fase H2 = m ev = 1 kg 2256,5 kJ/kg = 2256,5 kJ 3° fase H3 = m CPvap T3 = 1 kg 0,56 kJ/(kg °C) (160 100)°C = 33,6 kJ Contenuto termico totale Htot = H1 + H2 + H3 = 2708,5 kJ 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 V1 = V2. 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.