Il lessico della Termodinamica
Sistema
Termodinamico
Sistema
termodinamico è la porzione limitata e finita di materia oggetto dell'indagine
termodinamica.
Sistemi
omogenei e non omogenei
Sono omogenee
sostanze dello stesso genere, specie e natura, per esempio gas, liquidi e solidi
puri; sono eterogenei i minerali, le miscele (acqua e ghiaccio, un liquido ed
il suo vapore), soluzioni solide, etc.
Ambiente
termodinamico
La
materia che non fa parte del sistema e che, interagendo con esso, ne determina
l'evoluzione fisica costituisce l'ambiente termodinamico.
Superficie
di contorno di un sistema termodinamico
E'
la superficie di separazione fra il sistema e l'ambiente.
Universo
termodinamico
Sistema
e ambiente termodinamico costituiscono l'universo termodinamico.
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UNIVERSO TERMODINAMICO
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Esempi
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Stato termodinamico di un
sistema
L'insieme
delle grandezze che consentono di specificare completamente le condizioni fisiche
in cui si trova un sistema definiscono il suo stato termodinamico.
Parametri termodinamici
sono
le grandezze fisiche che descrivono lo stato termodinamico di un sistema. I termini:
Variabili di stato, Parametri di stato, Proprietà termodinamiche e Coordinate
termodinamiche sono spesso utilizzati come sinonimi di parametri termodinamici.
Proprietà
intensive
Una
proprietà di un sistema si dice intensiva quando il suo valore è lo stesso sia
per l'intero sistema che per le sue parti finite, comunque piccole esse siano
(ma non infinitesime
da contenere solo poche particelle).
Esempi:
Temperatura, Pressione, Vettore di polarizzazione, Vettore di magnetizzazione,
...
Proprietà
estensive
Una
proprietà di un sistema si dice estensiva se, suddividendo il sistema in più parti,
la somma dei valori che quella proprietà assume per le parti è eguale al valore
della proprietà dellintero sistema.
Esempi: Volume, massa,
Energia interna, Entropia, ...
Le proprietà
estensive di un sistema diventano intensive quando vengono divise per la massa
del sistema. In tal caso esse saranno contraddistinte dall'aggettivo specifico.
Esempi: Volume specifico, Energia interna specifica, Entropia specifica,...
Classificazione dei sistemi
Pareti e sistemi
Gli scambi di materia ed energia tra ambiente e sistema avvengono attraverso la superficie di contorno del sistema che spesso è costituita da vere e proprie pareti aventi delle particolari proprietà fisiche. Le pareti si possono distinguere in vari tipi:
Parete impermeabile
è
una parete che impedisce lo scambio di materia fra sistema ed ambiente. Un
sistema delimitato da una parete impermeabile è un
sistema chiuso.
Parete adiabatica o termicamente
isolata
è
una parete che non permette scambi di calore.
Se un sistema in equilibrio
è delimitato da una parete adiabatica, per modificarne lo stato termodinamico
è necessario spostare la parete. Un sistema delimitato da pareti adiabatiche viene
detto termicamente
isolato.
Parete diatermica o termicamente
conduttrice
è
una parete non adiabatica, cioè una parete che consente scambi di calore.
Parete rigida e fissa
È una parete che impedisce al sistema che delimita di eseguire o subire un
lavoro meccanico.
Un tale sistema si dice meccanicamente
isolato.
Parete rigida, fissa
ed adiabatica
Si tratta di una parete che non consente alcun scambio di energia.
Per questo viene detta energeticamente
isolata. In questa
trattazione non sono presi in considerazione eventuali scambi di energia con il
sistema dovuti a campi di forze esterne (campi gravitazionali, elettromagnetici,
etc.).
Stato di equilibrio di
un sistema
Un
sistema si dice in equilibrio termodinamico se, pur potendo eventualmente scambiare
energia e materia con lambiente, i suoi parametri termodinamici non cambiano
nel tempo.
La Termodinamica classica tratta solo stati di equilibrio, in essa non interviene mai la variabile tempo! Per questa ragione taluni studiosi sostengono che la Termodinamica avrebbe dovuto essere denominata Termostatica.
Equazione
di stato
è la relazione matematica
che lega i parametri caratteristici di un determinato stato di un sistema.
Es: per una sostanza
pura, genericamente
che per un gas ideale diventa
e per un gas reale
Per un filo sottoposto a trazione
In generale, se x1, x2, xn sono i parametri che definiscono lo stato di un sistema, tra di essi sussiste una equazione
che prende il nome di equazione di stato di quel sistema.