Dubbio sulla termodinamica.

[marcodese97]

Buongiorno mi chiamo Marco e sono un suo studente di ingegneria.
La mia domanda è su un dubbio che ho riguardante la dimostrazione sperimentale che l'energia interna U di un sistema dipenda solo dalla sua temperatura.
Per farlo è stato utilizzato un macchinario ideato da Joule che permettesse l'espansione libera di un gas ideale contenuto in un contenitore diatermico, il contenitore contenuto in un liquido alla stessa temperatura del gas prima di espandersi e, tutto questo, rinchiuso in un contenitore adiabatico. Si notò che dopo l'espansione (durante la quale, secondo il mio libro w=0, poichè non c'è pressione sulle pareti, e Q=0, poichè il liquido non ha variato di temperatura alla fine del processo ed esso era rinchiuso in una parete adiabatica) che il liquido non aveva cambato temperatura e perciò nemmeno il gas.
Ora, io non riesco a capire cosa cambia dall'espansione libera a una adiabatica per il gas, perchè nell'adiabatica si raffredda e in quella libera no? ho capito matematicamente che nell'adiabatica c'è un lavoro e nell'espansione libera no, ma se prendo due gas a pressione e volume iniziali uguali in una parete adiabatica, in uno avviene l'espansione libera, dopo che il rubinetto viene aperto, perchè il contenitore è composto da un rubinetto (che blocca il gas nella prima metà del contenitore) e un'altra metà vuota, nell'altro ,avviene, per mezzo di una riduzione della pressione dell'ambiente, un'espansione adiabatica. i volumi finali sono uguali in entrambi i gas, solo che in uno la temperatura è rimasta invariata, nell'altro no, come fa il gas riconoscere la differenza

[mc2]

Non sono sicura di capire la domanda... la formulazione e` abbastanza confusa!

Un gas che si espande compie un lavoro

[math]p\Delta V[/math]

dove p e` la pressione esterna o la pressione contro cui il gas sta agendo (puo` essere un altro contenitore di gas).


Se la trasformazione e` reversibile, il gas e` in equilibrio e allora in ogni istante la pressione esterna coincide con quella del gas: e` la ragione per cui si fanno i calcoli usando la pressione del gas.

In un'espansione libera la pressione esterna (quella contro cui il gas agisce) e` 0, quindi il lavoro e` 0!

Invece in un'espansione adiabatica reversibile il gas si espande contro una pressione esterna non nulla, e allora compie lavoro a spese della propria energia interna, per cui la sua temperatura scende.