Re: Cos'è la temperatura?

From: Valter Moretti <moretti_at_science.unitn.it>
Date: 2000/03/08

Brain wrote:

> Leggendo qualche post precedente mi � venuta in mente questa domanda
> "tranello" che il mio prof. di Fisica I faceva spesso all'orale...
> Il fatto � che non ho mai visto nessuno rispondere in modo che il professore
> ritenesse corretto... e ho visto molte persone costrette a tornare
> mestamente all'appello successivo sperando che non gli fosse posta
> nuovamente la fatidica domanda.
> Il fatto � che su un paio di libri di termodinamica che sono in mio possesso
> non viene data una vera e propria definizione... solo un largo giro di
> parole.
> Qual'� la definizione precisa di "temperatura" da un punto di vista
> macroscopico ?
>
> --
> ________________________________
> Togliete NoSpaM per rispondermi
>
> bye Brain

Ciao,
la temperatura viene definita dal "principio zero" della termodinamica.

Questo principio dice che se due corpi A e B sono all'equilibrio
termodinamico e B e' anche all'equilibrio con C, allora A
e' all'equilibrio cona C. Questo fatto e' tutt'altro che ovvio.
Da tale principio si riesce a dedurre che per ogni sisitema termodinamico
esiste una funzione f(X,Y,...) a valori reali delle variabili termodinamiche
che ha la seguente caratteristica: se due sisitemi sono all'equilibrio
termodianmico allora il *valore* delle corrispondenti funzioni
e' uguale: f(X,Y,...) = f'(X',Y',...)
(puoi vedere la dimostrazione sul testo classico di Zemanski
della Zanichelli, che a me non piace per altrie cose, ma su questo e' chiaro).
A questo punto il valore comune delle funzioni e' *la temperatura* dei
sisitemi.
Prendendo un sistema semplice descritto da due sole variabili X e Y e tenedone
fissa
una, si puo' usare come temperatura quella rimanente mettendo di volta in volta

il sisitema in contatto con un altro sisitema in equilibrio (bisogna assumere
che
il secondo sisitema non venga percepibilmente alterato nei valori delle sue
variabili
termodinamiche quando e' posto in contatto con il primo). Questo e' un
termometro...
E' ovvio che a questo punto ci sono infiniti modi per definire una temperatura
e si fanno delle convenzioni termometriche che conoscerai bene: si fissa la
scala
Celsius ponendo lo zero al punto triplo dell'acqua, il 100 al punto di
ebollizione
dell'acqua ad una atmosfera (non mi ricordo se e' proprio una) e si divide in
100
parti la scala. Tuttavia non c'e' alcuna garanzia che due termometri arbitrari
tarati in questo modo forniscano lo stesso valore della temperatura se in
contatto
con lo stesso corpo, per temperature diverse da 0 �C e 100 �C.

Pero' ci sono dei fatti sperimentali che ti portano a definire una temperatuira
assoluta:
prendendo termometri costituiti da un gas tenuti a pressioni molto basse ed
usando la scala di sopra si vede che la temperatura segnata dai vari termometri

(in contatto con lo stesso corpo!) e' sempre la stessa tanto piu' la pressione
e' bassa,
cioe' non dipende dal gas che metti nel termometro. Questo processo definisce
una
temperatura termodianamica assoluta in modo non ambiguo (che tra l' altro
assume
un valore minimo possibile di circa -273,15 �C). Tutta la termodinamica viene
quindi definita rispetto a tale scala (per esempio il fatto che un lungo tubo
di mercurio
si allunghi come una funzione lineare rispetto alla sua temperatura e'
riferito a *questa* temperatura).
La termodianmica poi prova che la temperatura termodinamica assoluta ha un
significato
fisico profondo e' una misura del rapporto tra i calori scambiati tra due
sorgenti quando
tra di esse lavora una macchina termica reversibile su un ciclo.

Piu' di questo la termodinamica non dice, per dire di piu' bisogna passare alla

meccanica statistica, ma quella e' un'altra storia...

Ciao, Valter Moretti
Received on Wed Mar 08 2000 - 00:00:00 CET