Re: leggi dela termodinamica

From: Elio Fabri <mc8827_at_mclink.it>
Date: Wed, 18 Feb 2004 20:51:47 +0100

Samuele ha scritto:
> ciao, i principi sono 4 anche se i pi� "famosi sono solo due:
> 1�- In natura l'energia non si pu� n� creare n� distruggere, ma solo
> trasformare da una forma all'altra.
> 2�- Due corpi a diverso valore di energia (uno pi� caldo e uno meno),
> messi a contatto tra loro, tendono naturalmente a raggiungere un
> equilibrio termico, quindi l'energia si sposta sempre verso dove ce
> n'� meno.
> 3�- Si parla di ENTROPIA, cio� lo stato di equilibrio di un sistema, e
> dice che in un sistema isolato l'entropia non pu� diminuire, cio� non
> pu� diminuire lo stato di disordine del sistema, e quindi anche che in
> un sistema isolato che ha raggiunto la massima entropia, non ci
> possono pi� essere trasformazioni, ha raggiunto cio� l'equilibrio.
> Principio zero - se due sistemi sono entrambi in equilibrio con un
> terzo, essi sono anche in equilibrio tra di loro.
Senti, se il tuo fosse un compito d'esame, e io dovessi valutarlo,
direi: il ragazzo qualcosa sa, con un po' di confusione su punti anche
fondamentali...
Non saprei bene che voto darti...

Ma il problema e' che tu rispondi in questo modo a uno che
presumibilmente ne dovrebbe sapere meno di te, e chiede lumi.
Con le tue risposte gli avrai messo in testa un bel casino, e delle
idee sbagliate.
Lo so, lo so: quando intervengo in questo modo c'e' chi s'incazza, chi
mi odia perche' faccio il professore, qualche moderatore mi
rimprovera...

Ma insomma: se le cose le sapete per modo di dire, chi vi prega
d'intervenire per spiegare a chi fa domande? Ve l'ha prescritto il
medico?
"Una spiegazione prima dei pasti principali. Non importa quello che
dici, a te fa bene comunque." :)

E adesso, pars costruens: le mie spiegazioni.

1. Non e' strano che non sia tanto chiaro quanti sono i principi della
termodinamica, perche' hanno date di nascita parecchio diverse tra
loro.
Il primo e il secondo sono nati a meta' dell'800, il terzo all'inizio
del '900, e lo ... zeresimo ancora dopo (la data esatta non la so,
dev'essere stato attorno al 1930, o giu' di li').

2. Il primo principio enuncia questo fatto: se un sistema
termodinamico puo' passare da un certo stato A a un altro stato B, in
piu' modi, in ciascuno di questi modi (trasformazioni) esso ricevera'
"energia" dall'esterno in varie forme; semplificando, diciamo o sotto
forma di calore Q o di lavoro meccanico L (entrambe le grandezze
avranno un segno, perche' possono anche essere negative).
Bene: si osserva che la somma Q+L ha sempre lo stesso valore.

Ne segue facilmente che questa Q+L e' la variazione di una funzione di
stato del sistema, che si chiama _energia interna_.

Ho scritto sopra "energia" tra virgolette perche' questo lo diciamo
noi ora, ma quando il primo princiio e' nato il concetto di energia
era ancora in fieri, in sviluppo.

3. Il secondo principio si puo' formulare in molti modi: forse il piu'
espressivo e' questo.
Non e' possibile eseguire una trasformazione ciclica di un sistema,
nella quale sia Q>0, L<0.
Mi spiego. Trasf. ciclica significa che il sistema alla fine e' tornato
esattamente nello stesso stato che aveva all'inizio.
Allora il primo principio mi assicura che sara' Q+L=0, ma non mi dice
niente su due segni.
Il secondo principio vieta la possibilita' che il sistema *assorba*
calore e *faccia* lavoro sull'esterno.

Questo gioco, se fosse possibile, realizzerebbe il "moto perpetuo di
seconda specie": per es. si potrebbe sottrarre calore al mare per far
andare una nave...

Dal secondo principio si deduce l'esistenza di un'altra funzione di
stato, l'_entropia_, che in un sistema isolato non puo' mai diminuire.

4. Il terzo principio (di Nernst) l'ha gia' spiegato Enrico, ed e'
decisamente meno intuitivo degli altri, in quanto tira in ballo
l'entropia e lo zero assoluto.

5. Il principio zero, di Caratheodory, esprime la _proprieta' transitiva_
dell'equilibrio termico.
Se A e' in eq. termico con B, e B e' in eq. termico con C, anche A e'
in eq. termico con C.

Occorrerebbe definire l'equilibrio termico, il che a sua volta
richiede di definire il "contatto termico" ... e il discorso si allunga
un po' troppo.
Il pr. zero e' logicamente necessario per poter definire la
temperatura, in quanto questa e' appunto una grandezza che ha lo
stesso valore per tutti i corpi all'eq. termico.
Se per assurdo l'eq. termico non fosse transitivo, non si potrebbe
parlare di temperatura.
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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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Received on Wed Feb 18 2004 - 20:51:47 CET