Energia interna
Ho riformulato la precedente domanda in modo più ordinato 
Abbiamo un sistema termodinamico composto da particelle inerti, introduco calore nel sistema e mettiamo questo comporti un innalzamento termico => moto maggiore delle particelle => espansione di volume quindi ho lavoro di volume. Dunque l'energia interna varia nel bilancio tra q assorbito e lavoro svolto sull'ambiente. OK!
Prendiamo ora un altro sistema chimico termodinamico, supponiamo tutto il calore scambiato vada a rompere il legame di una molecola e da queste se ne formino molteplici in numero. Ho anche qui più volume (più particelle=più volume dalla legge di avogadro) e quindi una espansione e lavoro di volume. Supponiamo ad esempio la variazione di volume sia identica alla precedente,insomma avrei la stessa variazione di energia interna.
Se però ora prendo la definizione di energia interna non come variazione macroscopica ma microscopica so che essa è il contributo di energia potenziale di legame ed energia cinetica vibrazionale delle particelle.
Il dubbio è sul secondo caso e non sul caso inerte:
Nel secondo caso dato che tutto il calore assorbito finisce nella rottura del legame essa finisce tutta quanta in energia potenziale (nel primo caso è solo cinetica).
Ora come fa la variazione di volume a stabilire quanta energia potenziale si è generata solo considerando il volume come parametro?
Insomma, prendiamo lo stesso numero di particelle che abbiano massa identiche alle precedenti del secondo caso e ipotizziamo svolgano una reazione che forma tot particelle (metà delle precedenti, es. legame più forte per singola particella) allora il volume totale sarà minore (metà) del caso 2) ebbene, allora la formula $DeltaU=q-p\DeltaV$ cade in fallo perché affermerebbe che essendo lo stesso calore assorbito e meno volume->minor lavoro di volume, diversa $\DeltaU$
Eppure microscopicamente si vede bene che: non aumenta vibrazione in entrambe i casi, l'energia cinetica rimane la stessa (ho più particelle dopo la reazione in un caso, ma di massa minore e l'energia cinetica totale è la medesima). Entrambe i casi avrebbero variazione di energia interna identica (è la sola energia di rottura del legame ad essere stata usata e che sarà spendibile ricreandolo).
COme si ovvia a questo problema?
Abbiamo un sistema termodinamico composto da particelle inerti, introduco calore nel sistema e mettiamo questo comporti un innalzamento termico => moto maggiore delle particelle => espansione di volume quindi ho lavoro di volume. Dunque l'energia interna varia nel bilancio tra q assorbito e lavoro svolto sull'ambiente. OK!
Prendiamo ora un altro sistema chimico termodinamico, supponiamo tutto il calore scambiato vada a rompere il legame di una molecola e da queste se ne formino molteplici in numero. Ho anche qui più volume (più particelle=più volume dalla legge di avogadro) e quindi una espansione e lavoro di volume. Supponiamo ad esempio la variazione di volume sia identica alla precedente,insomma avrei la stessa variazione di energia interna.
Se però ora prendo la definizione di energia interna non come variazione macroscopica ma microscopica so che essa è il contributo di energia potenziale di legame ed energia cinetica vibrazionale delle particelle.
Il dubbio è sul secondo caso e non sul caso inerte:
Nel secondo caso dato che tutto il calore assorbito finisce nella rottura del legame essa finisce tutta quanta in energia potenziale (nel primo caso è solo cinetica).
Ora come fa la variazione di volume a stabilire quanta energia potenziale si è generata solo considerando il volume come parametro?
Insomma, prendiamo lo stesso numero di particelle che abbiano massa identiche alle precedenti del secondo caso e ipotizziamo svolgano una reazione che forma tot particelle (metà delle precedenti, es. legame più forte per singola particella) allora il volume totale sarà minore (metà) del caso 2) ebbene, allora la formula $DeltaU=q-p\DeltaV$ cade in fallo perché affermerebbe che essendo lo stesso calore assorbito e meno volume->minor lavoro di volume, diversa $\DeltaU$
Eppure microscopicamente si vede bene che: non aumenta vibrazione in entrambe i casi, l'energia cinetica rimane la stessa (ho più particelle dopo la reazione in un caso, ma di massa minore e l'energia cinetica totale è la medesima). Entrambe i casi avrebbero variazione di energia interna identica (è la sola energia di rottura del legame ad essere stata usata e che sarà spendibile ricreandolo).
COme si ovvia a questo problema?
Risposte
Se ho posto in modo poco chiaro la domanda fatemelo sapere perché ho ancora il dubbio
Almeno provo a riesporla
Almeno provo a riesporla
Non sono sicuro di aver capito al 100% la domanda, provo a darti qualche spunto comunque.
Non ha importanza la natura dell'energia interna, può essere anche ti tipo chimico, per esempio il lavoro somministrato al sistema può essere assorbito da una trasformazione chimica endotermica o il calore sottratto al sistema può essere rilasciato da una trasformazione chimica esotermica, a quel punto va considerata la variazione di potenziale chimico delle specie formatesi dopo la reazione, ma comunque la variazione di energia interna è data sempre dalla differenza tra calore assorbito e lavoro fornito dal sistema. Ovviamente anche la natura del lavoro può essere non solo di tipo $p dV$ ma può per esempio tradursi in un lavoro di un campo elettrico tanto per fare un esempio...
Non ha importanza la natura dell'energia interna, può essere anche ti tipo chimico, per esempio il lavoro somministrato al sistema può essere assorbito da una trasformazione chimica endotermica o il calore sottratto al sistema può essere rilasciato da una trasformazione chimica esotermica, a quel punto va considerata la variazione di potenziale chimico delle specie formatesi dopo la reazione, ma comunque la variazione di energia interna è data sempre dalla differenza tra calore assorbito e lavoro fornito dal sistema. Ovviamente anche la natura del lavoro può essere non solo di tipo $p dV$ ma può per esempio tradursi in un lavoro di un campo elettrico tanto per fare un esempio...
Quello che dici mi torna abbastanza ma vorrei perovare a usare laformula con pdV che si usa in chimica spesso e volentieri (sto preparando l'esame di chimica in effetti).
Detto questo la mia idea era prendere una molecola1 e molecola2 ove la molevola1 quando gli si fornisce un calore Q la ulilizzi per rompere il legame1 che dà origine a 2 particelle nuove. Inoltre le particelle si muovono con stessa energia cinetica complessiva del pre riscaldamento (tutta l'erenrgia è andata in rottura del legame).
Mettiamo poi vi sia la rottura dell amolecola2. Essa, tuttavia, dà origine a 3 nuove particelle.
Siccome in entrambe i casi tutto il calore rompe solo il legame avrò stesso Q, se poi però quardo il temine pdV nei due casi cambia, poiché per avogadro lo sstesso numero di particelle occupa uguale volume e in un caso il rapporto è 1:2 e nell'altro 1:3.
Uno direbbe che il caso che dàorigine a tre particelle genera un $DeltaU$ maggiore tra prima e dopo reazione rispetto al caso 1.
Però tuttavia questo è falso, poiché U, considerato come somma di energia cinetica e potenziale delle particelle è la stessa. Per questo mi pare di trovare un bug nella formula.
Grazie degli spunti
Detto questo la mia idea era prendere una molecola1 e molecola2 ove la molevola1 quando gli si fornisce un calore Q la ulilizzi per rompere il legame1 che dà origine a 2 particelle nuove. Inoltre le particelle si muovono con stessa energia cinetica complessiva del pre riscaldamento (tutta l'erenrgia è andata in rottura del legame).
Mettiamo poi vi sia la rottura dell amolecola2. Essa, tuttavia, dà origine a 3 nuove particelle.
Siccome in entrambe i casi tutto il calore rompe solo il legame avrò stesso Q, se poi però quardo il temine pdV nei due casi cambia, poiché per avogadro lo sstesso numero di particelle occupa uguale volume e in un caso il rapporto è 1:2 e nell'altro 1:3.
Uno direbbe che il caso che dàorigine a tre particelle genera un $DeltaU$ maggiore tra prima e dopo reazione rispetto al caso 1.
Però tuttavia questo è falso, poiché U, considerato come somma di energia cinetica e potenziale delle particelle è la stessa. Per questo mi pare di trovare un bug nella formula.
Grazie degli spunti
L'energia interna non è la stessa, va considerata la variazione di energia interna di formazione tra specie prodotte e reagenti.
QUesto sì, ma se ammetto che tutto il calore assorbito va nella rottura del legame in entrambe i casi, l'unica variazione di energia interna è quella "Potenziale" di legame in entrambe i casi. Inoltre poiché viene tutta assorbita per questa rottura non ho alcuna energia cinetica aggiuntiva: l'energia interna è vibrazionale e potenziale e io vario solo la potenziale.
Però, sfruttando la formula "macroscopica di cambiamento" Q+pdV, beh lì cambia.
Però, sfruttando la formula "macroscopica di cambiamento" Q+pdV, beh lì cambia.
Non basta considerare energia cinetica e potenziale nel conto della energia interna, non puoi assumere arbitrariamente che nei due casi la variazione di energia interna, dovuta alla differenza di energia di formazione, sia la stessa.
Grazie per aver scovato l'errore.
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