Re: Termodinamica

From: Enrico SMARGIASSI <smargiassi_at_ts.infn.it>
Date: Mon, 18 Jul 2005 17:34:40 +0200

Giorgio Bibbiani wrote:

> Mi va bene intendere energia *associata al moto termico microscopico*,
> comprendendo quindi non solo l'energia cinetica di traslazione (che in
> media vale 3/2 kT per molecola) ma anche altre forme di energia, come
> l'energia cinetica di rotazione e cinetica e potenziale di vibrazione
> delle molecole
> e l'energia potenziale di interazione tra le molecole, con questa
> definizione
> risulta che la massa di acqua che ha subito una transizione di fase
> isoterma
> ha ceduto calore all'ambiente a spese della sua energia interna termica
> anche
> se e' rimasta invariata l'energia cinetica media di traslazione delle
> molecole,

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,
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).

Scusa se non commento il resto, ma mi pare che senza chiarirsi le idee
su questo punto non valga la pena di andare avanti.

-- 
Enrico Smargiassi
http://www-dft.ts.infn.it/~esmargia
Received on Mon Jul 18 2005 - 17:34:40 CEST

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