Espansione di gas compressi

[Cablazuntes]

Da nuovo utente di questo forum e grande appassionato di fisica saluto tutti gli iscritti e subito parto con la prima richiesta di aiuto.

Ultimamente cercando di realizzare un'attrezzatura ho scoperto di avere un pò di confusione su alcuni processi termodinamici e speravo che qualcuno potesse darmi una mano a capire... il problema è il seguente: non riesco a calcolare le grandezze principali (in particolare la temperatura) in un ciclo di compressione di aria in un piccolo serbatoio - interazione con SET - e successivamente espansione.
Mi spiego meglio: supponiamo di avere aria a temperatura ambiente 20° e pressione ambiente circa 1 bar, comprimo in un serbatoio di determinato volume portandola a 5 bar di pressione, di conseguenza la temperatura aumenterà secondo la legge PV=RT (posso considerarla gas perfetto viste le pressioni basse in gioco), successivamente il serbatoio, e quindi l'aria all'interno a temperatura più elevata di quella ambiente, interagirà con l'ambiente scambiando calore...ed ecco il panico... il volume del serbatoio è fisso e non cambia, la pressione all'interno del serbatoio non cambia, ma se questa trasformazione è isocora ed isobara non è anche isoterma? Ma allora non vi è scambio di calore? Eppure per l'equilibrio termico dovrebbe esserci...
Cosa succede all'aria durante questa trasformazione? Ci deve essere qualche interazione di energia in altra forma che mi sfugge.
In seguito conoscendo lo stato dell'aria all'equilibrio termico dopo l'interazione calore di cui sopra sarebbe facile calcolare sempre con la stessa legge PV=RT a che temperatura l'aria espande nuovamente a pressione ambiente 1 bar.

Un ricco grazie a tutti e in particolare a coloro che mi aiuteranno a risolvere questo problema.
Gennaro

[nk1996]

Ciao, non ho capito una cosa tu dici che il volume è fissato, con ciò intendi che tu fissi in maniera forzata il volume ad un certo valore o che lasci il volume libero di muoversi e quello sta fermo da solo? Se è come ho detto nel primo dei due casi, come penso che sia perché un gas a 5 bar non può stare in equilibrio senza espandere, allora l'assunzione che la pressione sia costante nella seconda trasformazione è errata. Quest'ultima è dunque una trasformazione isocora che permette uno scambio di calore e un cambiamento do temperatura.

[Cablazuntes]

Ciao, innanzitutto grazie per la risposta.
Quando dico che il volume è fissato intendo il volume del serbatoio, poi sono partito dall'assunzione (forse errata?) che un gas compresso a una determinata pressione e in un determinato volume si possa trovare in un unico stato termodinamico di volume specifico, perché altrimenti significherebbe che se io comprimo in un serbatoio gas a pressione e questo poi può variare il suo volume specifico espande abbassando di conseguenza la pressione all'interno del serbatoio... In altri termini se penso a una bomboletta spray significa che se la lascio un tempo indefinito a riposo la pressione all'interno si abbassa gradualmente fino a portarsi alla pressione ambiente?

[nk1996]

No la pressione del primo esempio diminuisce perché diminuisce la temperatura, in una bomboletta a temperatura ambiente fissa e volume fisso la pressione rimane costante. Ma quando nel primo esempio la temperatura diminuisce tu non puoi assumere che la pressione sia costante, almeno come faresti tu per assumerlo?

[Cablazuntes]

@ nk1996
Significa che comprimo aria da pressione atmosferica a 5 bar in una bomboletta, il gas riscalda e successivamente si porta all'equilibrio termico con la temperatura ambiente (inferiore) espandendo e quindi abbassando la pressione all'interno della bomboletta e in seguito raggiunto tale equilibrio pressione e volume si fissano?
...ma poi l'equilibrio termico con la temperatura ambiente non si realizza a pressione atmosferica?

Però c'è qualcosa che non mi torna...

[nk1996]

Scusa ma non riesco a capire quali trasformazioni stai facendo, ordinale dandogli nome e alla fine di ognuna di esse dai le funzioni di stato. Cioé la cosa fondamentale è: "Il raffreddamento lo fai a volume costante fissando il volume con una forza esterna?"