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Il primo principio non basta a spiegare la spontaneità di un processo………………………
C costante, W numero di microstati
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Esempio di microstati quattro molecole biatomiche, due possibili orientazioni, 16 microstati= 24
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T = cost
Q=0 L=0 U=0???????
Espansione di un gas contro il vuoto
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Gas contenuto in un recipiente chiuso da un pistone mobile = sistema meccanico in grado di fare /subire lavoro
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Lavoro d’espansione del gas contenuto nel recipiente chiuso dal pistone: l’espansione si ottiene per
riscaldamento a pressione costante:
P, V1, T1 cambia in P, V2, T2
Lavoro= forza x spostamento
Pressione = forza/superficie
Altezza cambia da A1 a A2 quindi A = spostamento
contro f esterna
L = fest x A
S= superficie del pistone A x S = V
fest/S= P
L = (fest/S) x A x S = P x V
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L = (fest/S) x A x S = P x V
Se cambia la forza esterna cambia la pressione quindi:
L = (PV)
Si può ottenere la stessa espansione a T costante
P1 V1 T cambia in P2 V2 T
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L’energia interna di un gas ideale è solo energia cinetica, non ci sono interazioni tra le particelle. L’energia interna di un gas ideale dipende solo
dalla temperatura.
P
V a ba ba b a b
A B
Espansione isoterma di un gas ideale
Possibile lavoro di espansione……………………..
Il lavoro (PV) , caso A, è sempre più piccolo.
Il lavoro (PV) , caso B, è il massimo lavoro ottenibile
A fronte dello stesso U, ci possono essere diverse coppie di L e Q.
Punto a: P1, V1. Punto b: P2, V2, T costante
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A fronte dello stesso U, ci possono essere diverse coppie di L e Q. Una trasformazione può avvenire in modo reversibile o irreversibile.
P
V a ba ba b a b
A B
Una trasformazione irreversibile è una trasformazione spontanea, il cui senso non può essere invertito rapidamente.
Una trasformazione reversibile è lenta e può essere facilmente invertita.
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Lrev= ∫PestdV ∫PgasdV=
∫(RT/V)dV= RTln(V2/V1)=QrevLirrev=PestV= Qirrev
U=0
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Data la validità del primo principio U=Qrev-Lrev=Qirrev-Lirrev,
lo stesso rapporto che c’è tra lavori diversi, c’è tra calori diversi:
Poiché Lrev>Lirrev è vero anche Qrev>Qirrev.
La dimostrazione fatta per i gas ideali è generalizzabile a
qualunque processo: i rapporti calore /lavoro seguono lo stesso
andamento.
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Il primo principio non basta………………………
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Misura della variazione di entropia in una trasformazione, l’entropia ha a che fare con il calore !!!
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Il primo principio non basta………………………
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T = cost
Q=0 L=0 U=0
Espansione spontanea irreversibile di un gas ideale, l’energia interna di un gas ideale dipende solo da T
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ENTROPIA UNA FUNZIONE DI STATO IL CUI CAMBIAMENTO È MISURATO DAL CALORE SCAMBIATO IN MODO REVERSIBILE DIVISO T
ENTROPIA UNA MISURA DELLA QUANTITÀ DI ENERGIA INUTILIZZABILE PER OTTENERE LAVORO
ENTROPIA UNA MISURA DEL DISORDINE DI UN SISTEMA
ENTROPIA UNA MISURA DELLA MOLTEPLICITA’ DI UN SISTEMA
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SE due corpi a temperatura diversa sono messi a contatti, spontaneamente quello più caldo si raffredda quello più freddo si riscalda fino ad ottenere per entrambi la stessa temperatura intermedia, temperatura UNIFORME
???????
T1 >T3 T1 >T2>T3
Non accade mai che spontaneamente quello più freddo si raffreddi ulteriormente e quello più caldo si scaldi di più, eppure lo scambio di calore tra i due non contradirebbe il primo principio.
Contatto tra due corpi a temperatura diversa