Re: Domanda sul 2° principio termodinamica

From: Aleph <nospam_at_no_spam.com>
Date: Wed, 16 Mar 2005 16:50:15 +0100

Bruno Cocciaro ha scritto:

> "Aleph" <nospam_at_no_spam.com> wrote:

...
> > In condizioni *normali* senz'altro s�, ma in presenza di campi
> > gravitazionali *molto intensi* (rispetto a quello terrestre) ho il
> > sospetto che l'effetto ipotizzato da Chicco83 potrebbe verificarsi.

> Certo, qui bisognerebbe interrogare Chicco83 per chiedere precisazioni su
> cosa intedesse,
...

Al di l� della formulazione originale di Chicco83 la discussione si �
estesa da subito (vedi il mio primo intervento) al caso analogo di un gas
di fotoni in equilibrio termodinamico in un campo gravitazionale forte
(rispetto a quello terrestre).
E non vedo proprio la necessita� di tornare indietro, tanto pi� che la
violazione del SPT che reclami dovrebbe essere del tutto indipendente
dalla natura del gas considerato e dall'intensit� del campo gravitazionale
esterno, poich� la validit� delle leggi della termodinamica non dipende
certo da questi due fattori accidentali.

> Quello che ho detto io e' che se fosse vero che il gas evolve spontaneamente
> nella maniera detta da Chicco83 (o almeno nella maniera che io immagino
> intedesse Chicco83) allora risulterebbe violato il secondo principio e ho
> suffragato la mia affermazione mostrando il funzionamento di una macchina
> ideale che produrrebbe lavoro sottraendo energia da una sola sorgente.
...

Mi pare che ora tu stia adottando un punto di vista estremamente
restrittivo rispetto alle tue considerazioni iniziali.
 
A mio parere la questione va affrontata, e risulta di un certo interesse,
se la si considera nei suoi aspetti termodinamici pi� generali, senza
richiudersi in recinti angusti come quelli del gas classico monoatomico e
rispondendo apertamente alle due domande seguenti:
 
1) "Dato un sistema fisico costituito da un gas di fotoni (uso i fotoni
perch� evidentemente sono molto pi� comodi da trattare) in un cilindro di
altezza h immerso in un campo di gravit� costante g, la sua temperatura
varier� spontaneamente in funzione dell'altezza?"

2) "Un sistema fisico che manifestasse spontaneamente la variazione di
temperatura accennata al punto 1) violerebbe il SPT?"

Elio Fabri ha mostrato nel suo post che la risposta alla prima domanda �
affermativa e quella alla seconda � negativa. E questo mi pare che
risponda in modo esaustivo anche al tema della violazione del SPT posto
originariamente da Chicco83.

A meno che, in aperta contraddizione alla pi� volte ribadita "indipendenza
dai dettagli costruttivi" della tua macchina ideale, tu sia in grado di
fornire delle valide motivazioni che spieghino come mai essa possa
funzionare **solo** con gas atomici o molecolari e **non** con un gas di
fotoni.

> > > 5. Domanda: ma se la temperatura in presenza di redshift varia lungo
> > > il tubo, potremmo usare il marchingegno di Bruno per violare il
> > > secondo principio?
> > > Risposta: no.
> > ...
> >
> > E' quello che ho sostenuto sin da principio nella discussione con Bruno,
> > nella quale, pur senza fornire alcun argomento quantitativo, avevo
> > sottolineato che i bilanci termici che venivano assunti (da Bruno) come
> > *evidenti* erano invece (come hai mostrato) accuratamente da verificare.

> Beh, non proprio. Tu sostenevi che la macchina proposta da me non avrebbe
> violato il secondo principio in quanto, per questioni tecniche tipo
> riscaldamento dei fili, non avrebbe potuto trasformare tutto il calore
> sottratto dal termostato in lavoro.
...

Questa � stata solo la prima delle mie obiezioni, la seconda (sebbene come
gi� detto non quantitativa) � stata la seguente:

"Ma il punto non � affatto questo: non si tratta affatto di generare una
*certa* quantit� di lavoro con un *certo* rendimento a partire da una
*certa* quantit� di calore; bens� di realizzare un ciclo termodinamico che
trasformi *integralmente*, assorbendola da un'unica sorgente, una data
quantit� di calore in lavoro e con un rendimento pari a 1. Altrimenti,
ripeto, la violazione del secondo principio quale sarebbe?"

Forse non era chiaro, ma il senso era esattamente questo: "Le tue
affermazioni qualitative non mi convincono affatto. Andiamo a fare i conti
per bene sui bilanci energetici e vediamo cosa si ottiene."

Mi pare che Elio, seppur applicandosi al caso del gas di fotoni e non al
caso del gas atomico, abbia fatto proprio questo.

I due casi sono per� strettamente connessi, infatti:

"2. Ora veniano al redshift.
In quelle condizioni senza dubbio la temperatura sara' diversa per la
radiazione e di conseguenza anche per un gas che sia in equilibrio con
quella.
.."

> I bilanci termici di cui parlavo io sono evidenti in questo senso:
> un gas che abbia T in basso e (prescindendo da questioni di relativita')
...

Io non ho mai inteso prescindere da questioni di relativit�, anzi proprio
il contrario: sin dal mio primo post in questo thread.
E in ogni caso vorrei capire perch� la tua macchina ideale non possa
funzionare nel caso di un sistema termodinamico che evolve spontaneamente
differenziando le temperature (nel modo pi� volte specificato), se questo
effetto � il portato di effetti relativistici sui fotoni anzich� classici
sugli atomi. Devo confessarti che mi pare alquanto strana una violazione
del SPT "theory-dependent".

...
> > Aggiungo per la cronaca che nel paragrafo 27 del libro "Fisica Statistica"
> > di Laudau - Lifshitz (a pag. 94 nell'edizione degli Editori Riuniti) c'�
> > uno stringatissimo riferimento alle generalizzazioni relativistiche (anche
> > nel senso della R.G.) di alcune relazioni termodinmiche.

> La (27.5) mi pare che sia proprio la relazione che Elio ha dimostrato (e
> riportera' su un pdf in quanto non entra nel margine del foglio :-)) per un
> gas immerso in campo gravitazionale in assenza di radiazione.
...

Sono sicuramente parenti, ma non credo siano la stessa cosa.
Landau, se non ho capito male, parla di andamento della temperatura
interna a un corpo autogravitante in equilibrio termodinamico, che � caso
diverso dal nostro.
Inoltre poich� nella (27.5) il potenziale gravitazionale phi � negativo,
la temperatura in quel caso va crescendo muovendosi dal centro alla
superficie del corpo.

Saluti,
Aleph

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Received on Wed Mar 16 2005 - 16:50:15 CET

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