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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 e 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).

Indice

Diagramma meccanicoModifica

 
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.

ProprietàModifica

  • 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:
  • Detto   il cammino compiuto dalla trasformazione sul piano di Clapeyron, si può facilmente calcolare il lavoro compiuto dalla trasformazione stessa. Infatti
 

tenendo conto che   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 AndrewsModifica

 
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).

 Lo stesso argomento in dettaglio: Diagramma di Andrews.

NoteModifica

  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 Archiviato il 18 maggio 2008 in Internet Archive.

BibliografiaModifica

  • (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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