La termodinamica

LA TERMODINAMICA LA TERMODINAMICA Per sistema termodinamico si intende una porzione di materia idealmente isolata da tutto il resto dell'universo, considerato come ambiente esterno. Di un sistema termodinamico, nell'accezione classica della t., non interessano le caratteristiche microscopiche costitutive, ovvero l'intima struttura interna, ma solo le caratteristiche globali, macroscopiche, identificate mediante grandezze quali la pressione o la temperatura, dette coordinate termodinamiche. Si distingue tra sistemi isolati, sistemi aperti, sistemi chiusi; un sistema è detto isolato quando, attraverso il suo contorno non viene scambiata né materia, né energia, sotto forma sia di lavoro meccanico, sia di calore; un sistema in cui avvengano scambi di materia con l'ambiente esterno è detto aperto, altrimenti è detto chiuso. Lo stato di un sistema è l'insieme delle proprietà del sistema identificabile mediante valori definiti di grandezze macroscopiche, cioè di coordinate termodinamiche. PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA La t. si fonda su quattro principi di cui il primo e il secondo sono i più importanti. Il principio zero dice che due sistemi in equilibrio termico con un terzo sistema sono in equilibrio termico tra loro; il concetto di temperatura di un sistema viene definito mediante tale principio come la proprietà che determina se un sistema è in equilibrio termico con altri. Il primo principio della t. può essere considerato come una formulazione particolare del principio di conservazione dell'energia; esso si fonda sul principio di equivalenza del calore e del lavoro, formulato tra la fine del sec. XVIII e l'inizio del sec. XIX e verificato con un dispositivo ideato da Joule. Per formulare il primo principio correttamente si stabilisce convenzionalmente che una quantità di calore Q è positiva se è assorbita dal sistema in esame, mentre è negativa se viene ceduta; un lavoro W è positivo se è fatto dal sistema, negativo se viene fatto sul sistema. Il primo principio può essere così enunciato: esiste una funzione di stato U, detta energia interna, tale che se un sistema subisce una trasformazione da uno stato iniziale 1 a uno stato finale 2, scambiando una quantità di calore Q con l'esterno ed effettuando un lavoro meccanico W, si ha che U2-U1=Q-W dove U1 e U2 rappresentano rispettivamente l'energia interna iniziale e finale; il valore di U dipende esclusivamente dalla configurazione del sistema e in particolare dalle sue coordinate termodinamiche, per cui il valore U2-U1 è indipendente dalla trasformazione con cui il sistema passa dallo stato iniziale 1 allo stato finale 2; il calore e il lavoro considerati separatamente non sono funzioni di stato. Il primo principio può essere espresso in forma differenziale: dU=dQ-dW dove dU è un differenziale esatto, mentre dQ e dW non lo sono. Il significato fisico del primo principio è analogo a quello della conservazione dell'energia. Se un sistema riceve una quantità di calore, questa viene totalmente utilizzat Continua »