Re: Insisto con calore e temperatura

From: Valar <nicola_fusco_at_libero.it>
Date: 2000/07/18

Federico Spano' wrote:
>
> Bene, non e' che nel frattempo non abbia studiato, quindi mi sono
> rimasti 'solo' un paio di punti da stabilire:
>
> 1. E' corretto definire in modo 'divulgativo' la temperatura come una
> misura della densita' (cioe', della quantita' per unita' di volume) di
> energia termica (definita a sua volta come energia cinetica dovuta
> all'agitazione termica delle particelle) nel corpo in esame?
>
prendendo questa definizione con le pinze va bene
> ecco i miei 'dubbi':
> 1. se dico "flusso di calore" vuol dire che prima di trasferirsi il
> calore stava in un posto, ma lui mi dice che non lo posso chiamare
> calore;

l'energia contenuta in un sistema e' solo l'energia interna non e' ne
lavoro ne calore, e sopratutto il sistema non contiene altri tipi di
energia se non quella interna, il lavoro c'e' quando il sistema scambia
energia con l'esterno tramite i gradi di liberta' esterni, cioe' tramite
variazioni delle variabili estensive macroscopiche (volume,
polarizzazione elettrica o magnetica, etc), il calore c'e' quando il
sistema scambia energia tramite i gradi di liberta' interni, cioe'
quelli non associati a variabili esplicite, in soldoni il lavoro e' uno
scambio ordinato di energia, cioe' il sistema scambia energia perche'
tutte le "particelle" che lo compongono si comportano "collettivamente"
in modo da far variare una grandezza estensiva direttamente misurabile,
facendo dilatare o contrarre il volume, facendo "allungare" o
"accorciare" o ruotare il vettore di polarizzazione elettrica o
magnetica, etc, mentre gli scambi di calore avvengono in modo
disordinato perche' ogni "particella" scambia energia singolarmente con
una "particella" di un altro sistema (o dell'ambiente), la somma di
tutti questi scambi di energia e' il calore che fluisce da sistema ad un
altro
E' come la differenza tra quello che succede se ti do' uno spintone
oppure se vieni toccxato da qualcosa di rovente, in entrambi i casi,
guardando le tue molecole, quello che succede e' uno scambio di energia
cinetica tra due corpi, ma nel caso dello spintone (scambio di lavoro)
tutte le mie "particelle" si sono "mosse" in modo che la tua energia
cinetica aumentasse in modo ordinato provocando un aumento di quantita'
di moto (quindi c'e' una direzione preferenziale), nel caso del corpo
rovente (scambio di calore) l'energia cinetica viene ceduta in modo
disordinato, senza una direzione preferenziale

> 2. se la temperatura e' quello che e', il contenuto termico di un
> corpo e' il prodotto della temperatura per il volume (a meno di
> costanti varie); perche' non considerarlo ''caratteristica di un
> sistema'', in altri termini una proprieta' estensiva, e chiamarlo
> quindi "calore"?

perche' la temperatura non e' sempre proporzionale alla densita' di
energia, a seconda del sistema puo' essere anche una funzione molto
complicata dell'energia interna, senza contare che la definizione che
hai dato sopra (e che appunto io ho dato per buona purche' sia tratta
con le pinze) non e' sempre vera al 100% perche' nela maggior parte dei
casi l'energia interna non e' funzione della sola temperatura (come
invece accade per il gas perfetto)

> 3. prescindendo un attimo dal fatto che non tutta l'energia termica
> contenuta in un corpo e' trasformabile in lavoro, la parte di calore
> che riesco a utilizzare per compiere lavoro non e' una normale energia
> che uso appunto per compiere lavoro?

l problema principale e' che non esiste il concetto di energia termica
di un corpo, esiste solo il concetto di energia interna, questa puo'
variare tramite due tipi di processi, scambi di calore e scambi di
lavoro

> Che differenza c'e' tra un peso
> che tramite una carrucola ne solleva un altro (energia potenziale che
> compie lavoro scaricandosi) e un corpo caldo che scaldandone uno meno
> caldo lo porta, per esempio per dilatazione, a fare la stessa cosa?

da un lato c'e' uno scambio di lavoro (che poi' diventa calore per
attriti vari, am questo e' un altro discorso), l'altro e' uno scambio di
calore, la differenza sta tutta nell'ordine che accompagna questi scambi
di energia

> In
> tutti i due casi, io vedo un'energia posseduta da un corpo, che
> tramite una macchina aumenta lo stato di energia potenziale di un
> secondo corpo.
>
perche' parli di energia potenziale riguardo al corpo scaldato? Quella
che e' aumentata e' la sua energia interna, non quella potenziale. La
differenza comunque sta nel fatto che per trasformare l'energia
potrenziale gravitazionale in un'altra forma di energia non hai limiti
sul rendimento dati dal II principio, perche' non ci sono limitazioni
sulla trasformazione di lavoro in lavoro, mentre trasformare tutto il
calore che il corpo caldo ha ceduto a quello piu' freddo in lavoro e'
impossibile per il secondo principio
La differenza sostanzialmente sta che per compiere lavoro l'energia deve
essere ordinata in qualche modo, se e' gia ordinata, perche' prodotta
tramite del lavoro, allora non ci sono limiti teorici nella
trasformazione, mentre per ottenere lavoro dal calore e' necessario
spendere una parte del calore per "ordinare" il calore in modo che
diventi lavoro, e questa quantita' di energia di "ordinamento" non puo'
mai essere 0 ma e' sempre maggiore di quella minima data dal teorema di
Carnot

> A questo punto l'unica risposta possibile ai miei dubbi mi sembra
> quella che accennavo al punto 3: dato che non tutta l'energia termica
> di un corpo e' utilizzabile, non la posso trattare come p. es.
> l'energia potenziale, e quindi non la considero nemmeno misurabile
> (infatti Sette dice ''non e' caratteristica di un sistema''). Anche
> questa spiegazione pero' non mi soddisfa, dato che mi sembra che
> potrei comunque definire l'energia termica di un corpo come la
> quantita' di energia che cederebbe ad un corpo infinitamente piu'
> grande e costantemente allo zero assoluto (o piu' semplicemente la
> quantita' di calore che gli dovrei sottrarre per portarlo allo zero
> assoluto).

questa energia e' pari all'energia interna, ti ripeto che non esiste
l'energia termica e l'energia interna di un sistema, esiste solo
l'energia interna che puo' essere scambiata con diversi gradi di ordine

> E' un'idealizzazione, ma mi sembra che lo sia anche il
> calcolo dell'energia potenziale, dato che si fa sopprimendo gli
> attriti, o no?
>
che c'entra il fatto che sopprimi gli attriti, l'energia potenziale si
calcola tendendo conto solo del lavoro delle forze conservative perche'
questo ti permette di definire delle funzioni con delle proprieta' molto
comode, anche perche' l'energia potenziale non puo' essere calcolata per
forze non conservative, ma quando si fanno i calcoli gli attriti uno li
considera, se non sono trascurabili, e i conti che si fanno non sono
approssimati perche' uno utilizza l'energia potenziale, le
approssimazioni, quando ci sono, riguardano tutt'altra cosa
-- 
Saluti
Valar
collegato telepaticamente con Allanon, Roland, Capo Rosso e F2
ex-Maestro Jedi di Abulion Yorgen
ICQ 51287994
"Diciamo la verita': a tutti piacciono le minorenni, per questo c'e' una
legge!" Daniele Luttazzi
Received on Tue Jul 18 2000 - 00:00:00 CEST

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