Energia libera - Università degli Studi di Salerno

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Dispersione p di energia g L’energia L LL’energia energia ordinata delle molecole della palla viene convertita in calore ovvero in energia g termica delle molecole. L’energia L LL’energia energia termica è è disordinata disordinata, le molecole l l si i muovono in i modo casuale. C. A. Mattia 69 Dispersione p di energia g e disordine Dopo secoli, si è capito che i cambiamenti spontanei sono accompagnati non da di diminuzione i i di energia i ( (anche h se spesso l’ l’energia i del sistema diminuisce) ma da una ridistribuzione dell’energia in una forma più disordinata disordinata. Tempo C. A. Mattia 71 Dispersione p di energia g Dopo aver dissipato tutta l’energia potenziale potenziale, le molecole del suolo e della palla si muovono in maniera più ù disordinata disordinata. Il processo inverso non avviene avviene: : scaldando il paviment pavimento la la palla appoggiata non inizia a saltellare. C. A. Mattia 70 Seconda legge gg della termodinamica Kelvin Kelvin-Plank Kelvin Plank Nessun processo p può, p come solo risultato, prendere p calore da un serbatoio econvertirlo convertirlo completamente in lavoro lavoro. Clausius aus us È impossibile un trasferimento spontaneo di calore da un corpo freddo ad uno caldo. caldo Sono affermazioni di impossibilità. p C. A. Mattia 72
Seconda legge gg della termodinamica È una legge probabilistica probabilistica. probabilistica probabilistica. È molto improbabile che tutte le molecole d’aria vadano nello stesso istante nell’angolo nell nell’angolo angolo della stanza stanza, e io muoia soffocato. soffocato Richiede un’analisi del concetto di probabilità di una distribuzione di materia e energia, e una grandezza per misurarla quantitativamente: quantitativamente C. A. Mattia 73 Entropia p macroscopica p Consideriamo ora l’effetto l effetto di un trasferimento reversibile infinitesimo di calore ad un corpo corpo. Dal punto di vista dell’ordine molecolare edella della ridistribuzione energetica interna interna, fornire una quantità dq rev al sistema ha un effetto maggiore se la temperatura è bassa. bassa S Se il sistema it è già ià ad add alte lt t temperature, t avrà à già g una grande g ridistribuzione interna dell’energia, e fornire dq rev al sistema ha meno effetto effetto. C. A. Mattia 75 Entropia p macroscopica p Come possiamo p esprimere p l’entropia p in termini miacroscopici miacroscopici? Le molecole di un sistema ad alta temperatura sono molto disordinate, sia nella loro posizione sia in termini degli stati energetici occupati (t (traslazionali ttraslazionali, sl i li vibrazionali, rotazionali) rotazionali). L Le molecole l l di un corpo a b bassa t temperatura t (ad ( (ad d esempio un solido) sono molto più ordinate, sia nella posizione i i sia i negli li stati t ti energetici ti i permessi permessi. i Un sistema a bassa temperatura p ha meno stati energetici eposizioni posizioni permesse di un sistema ad alta temperatura temperatura. p C. A. Mattia 74 Entropia p macroscopica p L’effetto L effetto sulla distribuzione molecolare, a parità di dq dipende dalla temperatura. temperatura dqrev rev, dipende P Possiamo allora ll considerare d l la quantità à d dq / /T. dqrev rev/T Il calore non è un differenziale esatto esatto, tuttavia èpossibile possibile dimostrare che dq dqrev rev/T /T èun un diff differenziale i l esatto. esatto tt Quindi esiste una funzione di stato stato, che chiamiamo entropia, tale che dS = dq dqq rev rev/T rev rev/T C. A. Mattia 76
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