"Enrico SMARGIASSI" ha scritto:
....
> Non vedo proprio come si possa dare una distinzione tra "energia
> potenziale" ed "energia potenziale termica" che permetta di concludere
> che "la massa di acqua ha ceduto calore all'ambiente a spese della sua
> energia interna termica ". A parte il fatto che andrebbe data una
> definizione macroscopica, visto che si parla di t.d. macroscopica,
Capisco, non si puo' definire l'energia interna in base a caratteristiche
del sistema a livello microscopico se si vogliono mantenere i vantaggi
dati dalla formulazione termodinamica macroscopica, in particolare
l'indipendenza dei risultati dalla struttura microscopica del sistema.
Questo argomento e' sufficiente per rigettare la definizione che avevo
dato di calore come energia interna "termica" in transito fra due sistemi,
intendendo per "termica": associata al moto termico microscopico.
> questa conclusione in generale non puo' essere vera. Ti spiego perche'
> la penso cosi' facendo riferimento ad un caso un po' piu' semplice, ma
> altrettanto significativo: una transizione solido-solido.
>
> Considera un solido che ad una certa T abbia una transizione tra due
> fasi cristalline diverse (es.: lo stagno che a temperatura circa
> ambiente passa da grigio a bianco) che chiamiamo A e B. Supponiamo che
> si possa usare l'approssimazione armonica e che T non sia cosi' bassa da
> dover considerare effetti quantistici. L' energia interna nella fase A
> la scrivo come
>
> U = E + <H> + <K>
>
> dove E e' l'energia del sistema di atomi nello stato fondamentale
> (attenzione!), H e' il resto dell'energia potenziale (la parte
> quadratica nelle coordinate), K la parte cinetica (che include anche la
> parte rotovibrazionale! Non c'e` motivo di considerare solo, o
> separatamente, la parte cinetica traslazionale) e le parentesi angolari
> indicano la media termica.
>
> Nella fase B ho analogamente
>
> U' = E' + <H'> + <K'>.
>
> Ma nelle ipotesi fatte <H> + <K> = <H'> + <K'> perche' ogni termine e'
> dato da NkT, con N numero di gradi di liberta', che ovviamente non
> cambia nella transizione. Ne segue che il calore latente e' interamente
> dato da E'-E, ovvero dalla differenza tra due grandezze che *non* sono
> soggette ad alcuna media termica: sono due grandezze puramente
> meccaniche. Eppure il loro effetto e', in tutto od in parte,
> chiaramente termico (variazione di temperatura dell'ambiente).
Molto interessante questo esempio, fa' vedere concretamente perche'
e' meglio considerare l'energia interna come un tutto piuttosto che
analizzarla nelle sue componenti, in effetti qualunque definizione diamo
del calore questa deve essere ovviamente in accordo con la nozione
comunemente accettata che la transizione di fase dello stagno sia
associata a uno scambio di calore con l'ambiente.
Nell'ultima frase sopra dici "il loro effetto e', in tutto od in parte,
chiaramente termico", intendo che non escludi che nella trasformazione
venga scambiata energia anche in forma di lavoro, in effetti con la
definizione di lavoro che avevi dato in un messaggio precedente:
"l'energia eseguita dal/sul sistema variando i suoi parametri macroscopici
(lavoro), piu' il resto: ed il resto e', *per definizione*, il calore",
se consideriamo la struttura cristallina dello stagno e quindi ad es.
il suo volume ecc. come parametri macroscopici a questa
trasformazione sarebbe associato anche un lavoro.
Su un testo on-line (G. Ceder, Lectures on Thermodynamics)
ho visto definiti i parametri del sistema come grandezze che,
pur contribuendo a determinare lo stato del sistema, non variano
nel corso di una trasformazione termodinamica (ad es. il numero
di atomi per un sistema chiuso), distinguendoli quindi dalle variabili
di stato che possono variare nella trasformazione.
Invece per parametri macroscopici del sistema supporrei che tu
intenda (sempre da Ceder) termini a coppie del tipo X * dY, dove
X e' una "forza" e Y la "risposta" del sistema, ad es. rispettivamente
X = pressione e Y = volume del sistema per il lavoro meccanico,
o X = potenziale elettrico del sistema rispetto all'ambiente e Y =
carica trasferita tra sistema e ambiente per il lavoro elettrico.
Ritengo anche che per parametri tu non intenda in generale le variabili
di stato (es. pressione, temperatura ecc.), perche' altrimenti non mi
tornerebbe la definizione di lavoro, ad es. posso cedere energia a un gas
sotto forma di calore in una trasformazione isocora, variando la sua
temperatura e pressione, ma senza eseguire lavoro.
E' giusto?
Mi piacerebbe anche avere una definizione di calore che non
fosse data solo per esclusione, ad es. cosa te ne pare di questa:
"il calore e' energia interna in transito tra due sistemi termodinamici,
a causa della sola differenza di temperatura tra i sistemi"?
> Scusa se non commento il resto, ma mi pare che senza chiarirsi le idee
> su questo punto non valga la pena di andare avanti.
Si', concordo, comunque per ora un piccolo progresso l'ho
fatto (ho eliminato il "termica" :-).
Ciao e grazie.
--
Giorgio Bibbiani
Received on Tue Jul 19 2005 - 10:04:31 CEST