Termodinamica
Sicuramente sarà una domanda banale, ma...
Non ho capito bene il secondo principio della termodinamica. Cosa intende per disordine e casualità e perchè se un particolare sistema diventa ordinato ciò che lo circonda diventa più disordinato?
Grazie a tutti coloro che vorranno aiutarmi.
Non ho capito bene il secondo principio della termodinamica. Cosa intende per disordine e casualità e perchè se un particolare sistema diventa ordinato ciò che lo circonda diventa più disordinato?
Grazie a tutti coloro che vorranno aiutarmi.
Risposte
se un sistema diventa piu' ordinato, per farlo spreca energia, che va a "disordinare" le aree circostanti.
per darti un' idea di ordine e disordine: pensa al sistema liquido1 separato da liquido2. questo sistema e' abbastanza ordinato. se unisci liquido1 e liquido2 il sistema diventa piu' disordinato, e non puoi riseparare i liquidi originari se non sprecando energia che va a creare disordina da qualche altra parte.
per disordine pensa a "mescolanza"
p.s. fisici non vi scandalizzate per quello che ho detto, ho cercato di spiegarmi nel modo piu' chiaro possibile
per darti un' idea di ordine e disordine: pensa al sistema liquido1 separato da liquido2. questo sistema e' abbastanza ordinato. se unisci liquido1 e liquido2 il sistema diventa piu' disordinato, e non puoi riseparare i liquidi originari se non sprecando energia che va a creare disordina da qualche altra parte.
per disordine pensa a "mescolanza"
p.s. fisici non vi scandalizzate per quello che ho detto, ho cercato di spiegarmi nel modo piu' chiaro possibile
OK.
Grazie eafkuor, era un seplice concetto che non riuscivo a cogliere.
Grazie eafkuor, era un seplice concetto che non riuscivo a cogliere.
"antonio89x":
OK.
Grazie eafkuor, era un seplice concetto che non riuscivo a cogliere.
eh, guarda che il secondo principio della termodinamica non e' mica cosi' semplice come ce lo fanno studiare a noi alle superiori
http://www.robertosoldati.com/filepdf/r ... tropia.pdf
Ciao a tutti, spero con il mio intervento di portare un po di chiarezza.
Innanzitutto per capire cos'è l'entropia bisogna evitare di parlare, in prima battuta di caos, perchè questa interpretazione della entropia è gestibile solo all'interno di una teoria termodinamica statistica e possibilmente considerando l'esistenza di livelli energetici "quantizzati", perchè non ha alcun senso parlare di caos, più o meno a vanvera, visto che l'interpretazione classica dell'entropia e la comprensione della sua semplice natura non lo necessitano.
L'entropia è una grandezza primitiva che permette di quantificare l'irreversibilità dei processi fisici e di indicare il verso naturale della evoluzione dei sistemi osservati dal punto di vista termodinamico.
In tutti i fenomeni reali è presente una certa porzione di irriversibilità, dovuta al fatto che esistono due forme di energia, calore e lavoro, che sperimentalmente, possono essere convertite tra loro in maniera non completamente simmetrica.
Il suo effetto è sotto i nostri occhi quotidianamente, ogni qual volta ci siano fenomeni irreversibili: ad esempio la pasta scotta anche se la raffreddi non torna al dente, questo è un tipico esempio di irreversibilità dovuta a trasformazioni chimiche.
Permettimi eukaflor di contestarti che dire che il liquido 1 puro è più ordinato che la soluzione liquido 1+2 lascia un po il tempo che trova, perchè per quanto l'entropia di una miscela sia sempre maggiore che quella dei singoli componenti, segno che la miscelazione è un processo spontaneo, non penso che si possa parlare di ordine nel senso a cui esso è attribuito quando si parla di entropia, visto che quello che accade è che formandosi legami intermolecolari deboli cambia l'hamiltoniana del sistema di particelle e in base a ciò varia l'entropia, che nella teoria statistica è appunto calcolata partendo dal potenziale e dall'energia cinetica dei corpi del sistema.
Innanzitutto per capire cos'è l'entropia bisogna evitare di parlare, in prima battuta di caos, perchè questa interpretazione della entropia è gestibile solo all'interno di una teoria termodinamica statistica e possibilmente considerando l'esistenza di livelli energetici "quantizzati", perchè non ha alcun senso parlare di caos, più o meno a vanvera, visto che l'interpretazione classica dell'entropia e la comprensione della sua semplice natura non lo necessitano.
L'entropia è una grandezza primitiva che permette di quantificare l'irreversibilità dei processi fisici e di indicare il verso naturale della evoluzione dei sistemi osservati dal punto di vista termodinamico.
In tutti i fenomeni reali è presente una certa porzione di irriversibilità, dovuta al fatto che esistono due forme di energia, calore e lavoro, che sperimentalmente, possono essere convertite tra loro in maniera non completamente simmetrica.
Il suo effetto è sotto i nostri occhi quotidianamente, ogni qual volta ci siano fenomeni irreversibili: ad esempio la pasta scotta anche se la raffreddi non torna al dente, questo è un tipico esempio di irreversibilità dovuta a trasformazioni chimiche.
Permettimi eukaflor di contestarti che dire che il liquido 1 puro è più ordinato che la soluzione liquido 1+2 lascia un po il tempo che trova, perchè per quanto l'entropia di una miscela sia sempre maggiore che quella dei singoli componenti, segno che la miscelazione è un processo spontaneo, non penso che si possa parlare di ordine nel senso a cui esso è attribuito quando si parla di entropia, visto che quello che accade è che formandosi legami intermolecolari deboli cambia l'hamiltoniana del sistema di particelle e in base a ciò varia l'entropia, che nella teoria statistica è appunto calcolata partendo dal potenziale e dall'energia cinetica dei corpi del sistema.
@ eafkuor
Ho sbagliato ad esprimermi così. Non intendevo dire che il 2° principio è un semplice concetto, più che altro mi riferivo al disordine. (Veramente io volevo esprimere quest'ultimo con un semplice concetto).
Cmq con il disordine ci siamo, ma la casualità
Ho sbagliato ad esprimermi così. Non intendevo dire che il 2° principio è un semplice concetto, più che altro mi riferivo al disordine. (Veramente io volevo esprimere quest'ultimo con un semplice concetto).
Cmq con il disordine ci siamo, ma la casualità
ehm non ti ho seguito troppo nell' ultima parte Giovanni; in particolare, cosa e' l' hamiltoniana?
p.s. l' esempio dei liquidi era solo un esempio
p.s. l' esempio dei liquidi era solo un esempio
L'hamiltoniana per un sistema olonomo (ossia un sistema senza restirzione di movimenti nei suoi grdai di libertà) coincide esattamente con la somma di Ecin ed Epot.
Il senso del mio discorso è che si parla sempre di entropia come disordine, ma spesso non si spiega assolutamente la natura di questo disordine, che è di natura microscopica e prevalentemente quantistica....
Ti spiego brevemente: Io voglio effettuare dei calcoli su di un sistema composto da N, con N molto grande, particelle, ad esempio molecole di gas ideale, conosco i vincoli a cui è soggetto il sistema(Temperatura, pressione, Volume, possibilità di scambiare calore), ma non so nulla sullo stato microscopico del sistema, perchè non posso di certo misurare posizione e velocità di tutte le particelle.
Allora il salto concettuale è questo: immagino di costruire tantissime copie del sistema, che soddisfano i medesimi vincoli, e tali per cui ciascuna di essa rappresenta una delle tante possibili combinazioni microscopiche, in modo da rappresentarle tutte. A ciascuna di queste copie del sistema associo una probabilità, che è quella che esse siano la reale condizione del sistema, tanto più è alta, tanto maggiore è il contributo di quello stato microscopico allo stato macroscopico.
Le variabili estensive del sistema,(quelle realmente misurabili) come l'energia interna, allora sono ottenute facendo la media pesata sull'insieme statistico sopra definito, dell'energia delle singole configurazioni microscopiche.
Per l'entropia il discorso è che tanto maggiore è l'energia del sistema, tanto maggiore è il numero di stati quantistici a cui il sistema può accedere, quindi è maggiore il numero di copie del sistema necessarie a contemplare tutte le possibili configurazioni microscopiche.
Un sistema "ordinato", che può accedere a pochi stati quantici, come può essere un sistema a bassa temperatura, quindi può essere rappresentato con meno copie, quindi la sua entropia è minore.
Per questo se T=0 Kelvin, esiste un solo stato quantico a cui può accedere il sistema, quindi n=1 e poichè l'entropia è propozionale al logaritmo di n, in queste condizioni è identicamente nulla.
Il senso del mio discorso è che si parla sempre di entropia come disordine, ma spesso non si spiega assolutamente la natura di questo disordine, che è di natura microscopica e prevalentemente quantistica....
Ti spiego brevemente: Io voglio effettuare dei calcoli su di un sistema composto da N, con N molto grande, particelle, ad esempio molecole di gas ideale, conosco i vincoli a cui è soggetto il sistema(Temperatura, pressione, Volume, possibilità di scambiare calore), ma non so nulla sullo stato microscopico del sistema, perchè non posso di certo misurare posizione e velocità di tutte le particelle.
Allora il salto concettuale è questo: immagino di costruire tantissime copie del sistema, che soddisfano i medesimi vincoli, e tali per cui ciascuna di essa rappresenta una delle tante possibili combinazioni microscopiche, in modo da rappresentarle tutte. A ciascuna di queste copie del sistema associo una probabilità, che è quella che esse siano la reale condizione del sistema, tanto più è alta, tanto maggiore è il contributo di quello stato microscopico allo stato macroscopico.
Le variabili estensive del sistema,(quelle realmente misurabili) come l'energia interna, allora sono ottenute facendo la media pesata sull'insieme statistico sopra definito, dell'energia delle singole configurazioni microscopiche.
Per l'entropia il discorso è che tanto maggiore è l'energia del sistema, tanto maggiore è il numero di stati quantistici a cui il sistema può accedere, quindi è maggiore il numero di copie del sistema necessarie a contemplare tutte le possibili configurazioni microscopiche.
Un sistema "ordinato", che può accedere a pochi stati quantici, come può essere un sistema a bassa temperatura, quindi può essere rappresentato con meno copie, quindi la sua entropia è minore.
Per questo se T=0 Kelvin, esiste un solo stato quantico a cui può accedere il sistema, quindi n=1 e poichè l'entropia è propozionale al logaritmo di n, in queste condizioni è identicamente nulla.
ok ora e' tutto piu' chiaro ti ringrazio
Ricordaimo ci però che se davvero la materia tendesse ad un aumento continuo di entropia le cosa sarebbero diverse da quelle che in realtà sono.. Non bisogna dimenticare che in realtà che la natura sì tende ad un aumento entropico, ma è anche vero che essa tende allo stato con minor contenuto di energia, causa ANCHE della formazione dei legami. Esiste una grandezza, ENERGIA LIBERA: $G=H+TS$, dove $H$ è il termine entalpico, mentre $TS$ è il termine entropico.
Dato che l'entropia di un sistema è più piccola dell'entalpia di un ordine di grandezza di circa $10^3$, allora si evince che alle alte temperature $G$ seguirà maggiormente l'influenza della variazione di entropia, mentre alle basse temperature, quelle vicine alle temperature "umane", è il termine entalpico ad avere la meglio. Tutto questo per dire che non è l'entropia solamente che determina la spontaneità dei fenomeni chimici o fisici, bensì l'energia libera $G$, che tiene appunto conto di entrambi i fattori. Infatti nulla possiamo dire a priori sulla variazione di entropia di una trasformazione spontanea. è l'energia libera che deve esser negativa, affinchè la trasfomazione sia spontanea, non necessariamente l'entropia, infatti anche la variazione entalpica gioca il suo ruolo fondamentale soprattutto alle basse temperature. Forse mi sono un pò incasinato, ma spero si capisca il concetto di fondo.
Dato che l'entropia di un sistema è più piccola dell'entalpia di un ordine di grandezza di circa $10^3$, allora si evince che alle alte temperature $G$ seguirà maggiormente l'influenza della variazione di entropia, mentre alle basse temperature, quelle vicine alle temperature "umane", è il termine entalpico ad avere la meglio. Tutto questo per dire che non è l'entropia solamente che determina la spontaneità dei fenomeni chimici o fisici, bensì l'energia libera $G$, che tiene appunto conto di entrambi i fattori. Infatti nulla possiamo dire a priori sulla variazione di entropia di una trasformazione spontanea. è l'energia libera che deve esser negativa, affinchè la trasfomazione sia spontanea, non necessariamente l'entropia, infatti anche la variazione entalpica gioca il suo ruolo fondamentale soprattutto alle basse temperature. Forse mi sono un pò incasinato, ma spero si capisca il concetto di fondo.
Mi fa piacere, se hai dubbi non esitare a chiedere.
Giovanni.
Giovanni.
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