Energia interna di un gas perfetto
Perchè è sbagliato definirla come la somma delle energie cinetica e potenziale delle diverse molecole ed è giusto definirla come solamente l'energia cinetica delle diverse molecole?
Risposte
Per descrivere il comportamento di un gas perfetto si fa uso di alcune ipotesi semplicistiche che, nel complesso, definiscono il cosiddetto "Modello Cinetico".
Le ipotesi sono le seguenti:
1) Il moto delle molecole è caotico e casuale; tutte le direzioni spaziali sono equiprobabili.
2) Le molecole sono considerate sferette rigide puntiformi; gli urti molecola/molecola e molecola/parete del recipiente sono perfettamente elastici.
3) La distanza media fra le molecole è molto maggiore delle loro dimensioni; non ci sono forme d'interazione a distanza fra le molecole.
L'assenza di interazioni a distanza fa sì che non ci siano energie di legame, quindi forme di energie potenziale; inoltre, la perfetta elasticità degli urti garantisce l'assenza di deformazioni elastiche, e quindi la presenza di forme di energia potenziale elastica.
La massa delle molecole, d'altronde, è talmente piccola da rendere trascurabile il loro peso, e quindi anche la loro energia potenziale gravitazionale.
In definitiva, l'unica energia posseduta dalle molecole è quella cinetica. Queste approssimazioni, ovviamente, sono realistiche solo in particolari condizioni, ovvero ad alta temperatura e a bassa densità, mentre in altre condizioni sperimentalmente si vede che il comportamento è diverso (ad esempio, l'energia interna risulta dipendere anche dalla pressione e non solo dalla temperatura).
C'è da dire, fra l'altro, che questo è un modello classico, che quindi fallisce nella descrizione di fenomeni quantistici.
Le ipotesi sono le seguenti:
1) Il moto delle molecole è caotico e casuale; tutte le direzioni spaziali sono equiprobabili.
2) Le molecole sono considerate sferette rigide puntiformi; gli urti molecola/molecola e molecola/parete del recipiente sono perfettamente elastici.
3) La distanza media fra le molecole è molto maggiore delle loro dimensioni; non ci sono forme d'interazione a distanza fra le molecole.
L'assenza di interazioni a distanza fa sì che non ci siano energie di legame, quindi forme di energie potenziale; inoltre, la perfetta elasticità degli urti garantisce l'assenza di deformazioni elastiche, e quindi la presenza di forme di energia potenziale elastica.
La massa delle molecole, d'altronde, è talmente piccola da rendere trascurabile il loro peso, e quindi anche la loro energia potenziale gravitazionale.
In definitiva, l'unica energia posseduta dalle molecole è quella cinetica. Queste approssimazioni, ovviamente, sono realistiche solo in particolari condizioni, ovvero ad alta temperatura e a bassa densità, mentre in altre condizioni sperimentalmente si vede che il comportamento è diverso (ad esempio, l'energia interna risulta dipendere anche dalla pressione e non solo dalla temperatura).
C'è da dire, fra l'altro, che questo è un modello classico, che quindi fallisce nella descrizione di fenomeni quantistici.
Grazie mille.
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