Il 23 Mar 2005, 23:23, Pangloss <marco.kpro_at_tin.it> ha scritto:
> [it.scienza.fisica 21 Mar 2005] Tetis ha scritto:
>
> > Anzitutto occorre specificare come e' accumulata
> > in concreto questa energia elettrica.
>
> Avevo precisato che, nel linguaggio usato, per "energia elettrica" si
> intende il lavoro elettrico che attraversa la frontiera del sistema.
Il lavoro elettrico che attraversa la frontiera del sistema, mi
lascia in difficolt�. Io proverei ad argomentare cos�:
le reciproche azioni fra il campo elettrico e le sorgenti
elettromagnetiche sono esprimibili in termini di lavoro
delle forze associate con i campi elettrici sulle sorgenti, in
elettrodinamica classica, ma anche in quantistica si possono
definire delle densit� di corrente che permettono di costruire
operatori che possono essere riinterpretati, a livello macroscopico,
mediante operazioni di media integrale rispetto
agli stati di vuoto, come lavoro medio.
Al campo � allora lecito associare una densit� di energia
e di impulso che obbedisce un'equazione di continuit�.
Ovvero: classicamente il campo elettromagnetico � un campo
conservativo. Quantisticamente lo schema � ancora conservativo,
ma la questione � pi� delicata da sostanziare, per via della delicata
posizione dello stato di vuoto del sistema. Diversamente un campo
elettromagnetico in intensa interazione con la materia � un soggetto
possibile per una teoria cinetica e statistica e per delle considerazioni
termodinamiche. Cos� anche il flusso di energia elettrica diventa un
soggetto di valutazioni statistiche concrete. E' quello il caso delle
teorie fenomenologiche dei processi di conduzione.
> Il sistema-macchina (motore o generatore) e' schematizzabile come un
> box chiuso (il cui funzionamento interno non ci interessa) collegato
> all'esterno con un albero motore (potenza meccanica p1=momento*omega)
> e con due terminali di linea (potenza elettrica istantanea p2=v*i).
> Non ci interessa discutere quale rapporto p1/p2 l'attuale tecnologia
> consenta di ottenere.
A nome di chi stai parlando, quando dici che non ci interessa quale
rapporto sia possibile ottenere? E' chiaro che la questione del
rendimento ideale va intesa con riferimento ad uno schema il pi�
possibile astratto e generale, ma questo schema deve prevedere
che una corrente costante in un conduttore implica una dissipazione
per unit� di tempo, ad esempio. Se l'astrazione non d� agio di parlare
di situazioni operative importanti non � una buona astrazione. Il
giorno in cui un signore riuscisse a costruire una macchinina elettrica
con un controllo degli elettroni che funge da diavoletto di Maxwell una
schematizzazione che astrae da questa eventualit� diventerebbe una
schematizzazione incompleta. Ma su questa eventualit� c'� da dire
qualcosa e torno sul tema pi� avanti.
> Il punto fondamentale e' che nessun principio fisico permette di fissare
> un rendimento limite teorico minore di 1, ossia di fissare un determinato
> epsilon>0 tale che, qualunque sia la macchina, debba comunque essere
> abs(p1/p2 -1)>epsilon.
Per� ripeto l'esempio della macchina termica fra due sorgenti a
temperature T1 e T2. E' il secondo principio che implica il limite
teorico del rendimento. Il secondo principio � appunto un principio,
in sparuti ed astrusi contesti si � tentato di farne un teorema, ma
la questione, dal tempo di Szilard, non ha ancora trovato una sistemazione
compiutamente ed universalmente condivisa. Szilard ha dimostrato, sotto
certe premesse ipotetiche, che alcune classi di demoni di Maxwell non
sono possibili. Ma su questo non ho tanto titolo a parlare quanto gente
che si � occupata con attenzione della critica alle premesse ipotetiche
di Szilard, gente di mente molto fine, e di molta buona lena. Spero che
qualcuno in ascolto abbia agio di commentare qualcosa di pi�. Leggere
Monod al riguardo pu� essere stimolante ma non acquieta certo le curiosit�
di un fisico. A prescindere dalla consigliabilit� della lettura di Monod,
che �
entusiasmante e mette in contatto con una dimensione del mondo della
ricerca assolutamente viva e fertile sotto ogni aspetto.
> > Per quanto riguarda una batteria la situazione e' ancora piu' complessa.
> > Quale e' in tal caso l'energia elettrochimica che genera corrente e di
> > questa quanta puo' generare lavoro meccanico? Non sono argomenti
> > semplici. Non mi sembra che si possano nemmeno liquidare con un
> > generico: non e' ben definita.
>
> IMHO invece se si imposta il discorso in questo modo avrebbe ragione
> Fabri a sostenere che l'exergia e' una grandezza mal definita.
> Ma in queste condizioni anche l'entropia e' una grandezza mal definita:
> ti sfido a definire la differenza di entropia tra due stati di carica
> di una batteria (reale).
E' una bella sfida, ma � tutt'altro che una questione mal posta o
dalla risposta impossibile, � solo una questione complessa e
Fabri ne conosce i dettagli, perch� ho visto che ha affrontato in
passato il tema del bilancio termodinamico per alcune soluzioni
elettrochimiche. Si pu� dire qualcosa di pi�. Se si ammettono
meccanismi di conduzione gaussiana con gli annessi schemi di
calcolo gran canonico, o canonico, e localmente estensivi, il sistema
pu� essere pensato come una somma di elementi in "quasi" equilibrio,
la conduzione � un meccanismo cinetico, allo schema statistico
gaussiano ha controparte macroscopica la teoria della risposta
lineare (anche se la corrispondenza non � invertibile).
Allora tali sistemi possono "facilmente"
essere trattati in modo coerente dal punto di vista termodinamico
e statistico, e la cinetica porta a predizioni quantitative sul tasso di
produzione di
entropia in rapporto alla corrente erogata. Il processi chimici di ossido
riduzione a loro volta, se sono schematizzabili con statistiche gaussiane,
almeno al primo ordine di correlazione, sono compatibili con uno schema
estensivo
e l'energia prodotta per via chimica, insieme con le variazioni di entropia
associate ai processi di ossido riduzione, pu� essere compendiata
quantitativamente.
> In tutta generalita', ritengo che si debba limitare l'uso delle grandezze
> TD alle situazione nelle quali sia definito, almeno in linea di principio,
> un metodo operativo di misura o una precisa teoria di calcolo, altrimenti
> la termodinamica diventa metafisica.
Ohhh. Una frase che condivido certamente. Io direi __ed___
una precisa teoria. La verit� � che spesso ed anche volentieri i sistemi
concreti non ne voglion sapere di essere compressi in schemi di
approssimazione gaussiana e di risposta lineare, a volte poi uno schema
tanto dettagliato � difficile da utilizzare e richiede procedure di
simulazione.
Ciononostante a volte non � sufficiente. Le funzioni di correlazione possono
essere misurate e risultare pi� complesse, i meccanismi concreti di
conduzione
vanno talvolta oltre lo schema di Fick. E questo vale sia per la conduzione
del calore
che per la conduzione elettrica. Anche le cinetiche chimiche sono a volte
caratterizzate da evoluzioni ben pi� complesse della teoria della risposta
lineare.
La verit� � che per alcuni fenomeni la teoria operativa � in fieri. Quando
in passato la gente trovava queste deviazioni cercava di metterci una pezza
limitandosi a studiare gli intervalli di linearit� rispetto ad una
configurazione
in cui la macchina funziona. Con il tempo l'ingegno si affina e
l'applicazione
concreta allo studio di situazioni non lineari, con funzioni di memoria meno
"tagliate con l'accetta" diventa una questione di rilevante spessore, che
pian
pianino, anche gli ingegneri imparano ad affrontare e risolvere in modo pi�
astratto, nel frattempo che i fisici, i matematici, i chimici imparano a
studiarli
nei dettagli e nelle particolarit� che la pratica ingegneristica pone da
tempo.
E non credo di dire nulla di nuovo per gli ingegneri.
> In un vecchio post del 2000 scrivevo:
> "Invece molte discussioni di gran moda sul secondo principio travalicano
> vistosamente qualsiasi ragionevole canone di scientificita'.
> La morte termica dell'universo e' un dogma, l'aumento di entropia
> insita in ogni fenomeno macroscopico (a rigore sempre irreversibile) e'
> una verita' rivelata. Non e' scienza, e' religione. I fondamentalisti
> di questo credo sono certi che anche schiacciando una zanzara si
> accresca l'entropia del sublime tao e giudicano un mentecatto chiunque
> osi mettere in dubbio che affermazioni del genere siano realmente
> significative."
>
> Buona Pasqua!
>
> --
> Elio Proietti
> Valgioie (TO)
Rinnovo gli auguri per una buona Pasqua.
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Inviato via
http://arianna.libero.it/usenet/
Received on Sat Mar 26 2005 - 17:25:48 CET