29-02-2024 - Physics - Energy equation [EN]-[IT]

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29-02-2024 - Physics - Energy equation [EN]-[IT]

Basic concepts
In thermodynamics there are so many basic concepts just as it is true that thermodynamics is a very broad topic of physics. Below I will refer to some basic concepts to keep in mind when talking about thermodynamics

What does the first law of thermodynamics state for open systems?
The first law of thermodynamics for open systems states that the energy associated with a control mass (M.C) can vary over time due to two different types of energy flows: thermal power and mechanical power.

What does the second law of thermodynamics state for open systems?
The first second of thermodynamics for open systems states that the entropy associated with a control mass (M.C) can vary over time due to entropic flow and entropic production

Energy Equation
In physics, the law of conservation of energy states that, although energy can be transformed and converted from one form to another, the total amount of it in an isolated system does not vary over time.

From this principle we can start to look for the energy equation.
Referring to the control mass taken into account as in the figure below

We can write the following energy balance:

Where:
Q = net thermal power entering by conduction
L = mechanical power made on the system by mass forces plus contact forces
E = the sum of internal energy and kinetic energy (energy derived from collisions between particles)

At this point, elaborating the situation for an elementary control volume, we can rewrite the formula above as follows and this will be the energy equation or energy balance

Where:

= convective contribution, i.e. the energy transported by the particles entering the control volume (v.c.)

= conductive contribution, due to molecular collisions

= energy production, due to friction.

Conclusions
The energy equation is made up of three terms, where the convective contribution is equal to the sum of the conductive contribution and that of energy production.

Request
Have you ever studied the energy equation in school? Or have you ever heard of the law of conservation of energy?

29-02-2024 - Fisica - Equazione dell’energia [EN]-[IT]

Concetti base
Nella termodinamica i concetti base sono davvero tanti così come è vero che la termodinamica è un argomento della fisica molto ampio. Qui di seguito farò riferimento ad alcuni concetti basilari da tenere in mente quando parliamo di termodinamica

Che cosa stabilisce la prima legge della termodinamica per i sistemi aperti?
La prima legge della termodinamica per i sistemi aperti stabilisce che l’energia associata ad una massa di controllo (M.C) può variare nel tempo a causa di due differenti tipi di flussi energetici: potenza termica e potenza meccanica.

Che cosa stabilisce la seconda legge della termodinamica per i sistemi aperti?
La prima seconda della termodinamica per i sistemi aperti stabilisce che l’entropia associata ad una massa di controllo (M.C) può variare nel tempo a causa del flusso entropico e della produzione entropica

Equazione dell’energia
In fisica, la legge di conservazione dell'energia afferma che, sebbene l'energia possa essere trasformata e convertita da una forma all'altra, la quantità totale di essa in un sistema isolato non varia nel tempo.

Da questo principio possiamo partire per cercare l’equazione dell’energia.
Facendo riferimento alla massa di controllo preso in considerazione come nella figura qui sotto riportata

Possiamo scrivere il seguente bilancio di energia:

Dove:
Q = potenza termica netta entrante per conduzione
L = potenza meccanica fatta sul sistema dalle forze di massa più forze di contatto
E = la somma dell’energia interna e di quella cinetica (energia derivata dagli urti tra particelle)

A questo punto elaborando la situazione per un volume di controllo elementare possiamo riscrivere la formula qui sopra riportata come segue e questa sarà l’equazione dell’energia o bilancio di energia

Dove:

= contributo convettivo, cioè l’energia trasportata dalle particelle entranti nel volume di controllo (v.c.)

= contributo conduttivo, dovuto agli urti molecolari

= produzione di energia, dovuta agli attriti.

Conclusioni
L’equazione dell’energia è formata da tre termini, dove il contributo convettivo è uguale alla somma tra il contributo conduttivo e quello della produzione di energia.

Domanda
Avete mai studiato a scuola l'equazione dell'energia? Oppure avete mai sentito parlare della legge di conservazione dell'energia?

THE END