Espansione gas biatomico perfetto, isobara irreversibile

[smaug1]

Qualche volta, per quanto riguarda la termodinamica, ho alcuni dubbi nel comprendere le trasformazioni che un gas o una qualsiasi sostanza subisce. Se ad esempio ho un gas perfetto biatomico all'equilibrio di volume,temperatura e pressione noti, in un cilindro chiuso da un pistone mobile di massa trascurabile, posto in contatto con una sorgente a temperaura maggiore sappiamo che il gas raggiunge un nuovo stato di equilibrio.

La trasformazione è isobara irreversibile ma vorrei analizzare un pò meglio il caso.

Mi viene detto che all'inizio il gas si trova all'equilibrio, da questo posso dedurre che la pressione interna è uguale a quella atmosferica? Se la massa del pistone non fosse trascurabile, la pressione interna in modulo sarebbe uguale a quella esercitata dal pistone in aggiunta a quella atmosferica?

Se la sorgente ha temperatura maggiore per quale motivo il gas si espande? Poi è chiaro che se aumenta il volume diminusce la pressione interna ma quella atmosferica non è sempre quella? Che significa in pratica la condizione di equilibrio finale?

La trasformnazione è irreversibile perchè non è quasi statica?

Grazie mille

[Sk_Anonymous]

"smaug":
Mi viene detto che all'inizio il gas si trova all'equilibrio, da questo posso dedurre che la pressione interna è uguale a quella atmosferica?

Certamente.

"smaug":
Se la massa del pistone non fosse trascurabile, la pressione interna in modulo sarebbe uguale a quella esercitata dal pistone in aggiunta a quella atmosferica?

Se intendi quella esercitata dal pistone per effetto del suo peso, certamente.

"smaug":
Se la sorgente ha temperatura maggiore per quale motivo il gas si espande? Poi è chiaro che se aumenta il volume diminusce la pressione interna ma quella atmosferica non è sempre quella? Che significa in pratica la condizione di equilibrio finale?

Quando il gas comincia ad interagire con il serbatoio di calore a temperatura maggiore, la pressione tende ad aumentare, visto che il gas "non ha avuto ancora il tempo di espandersi". Proprio questo gradiente di pressione è responsabile dell'innalzamento del pistone. Insomma, il gas si espande proprio "per mantenere" la pressione finale di equilibrio uguale a quella iniziale, ma ad una temperatura di equilibrio maggiore. Ovviamente, fuori dall'equilibrio non è possibile definire univocamente la pressione all'interno del gas, ma è mediamente maggiore di quella esterna e ad essa uguale solo ad equilibrio raggiunto.

"smaug":
La trasformnazione è irreversibile perchè non è quasi statica?

Certamente.

[smaug1]

Perfetto! Quindi la pressione finale di equilibrio del gas (quella interna) coincide con quella iniziale di equilibrio grazie al volume che è aumentato, essendo la temperatura di equilibrio maggiore di quella di partenza.

Ma la temperatura finale di equilibrio in cui il gas smette di espandersi non è uguale a quella della sorgente, giusto?

Grazie

[Sk_Anonymous]

"smaug":
Ma la temperatura finale di equilibrio in cui il gas smette di espandersi non è uguale a quella della sorgente, giusto?

Sì, è uguale a quella della sorgente.

[smaug1]

Ultima cosa, lo stesso discorso ma invertito vale anche se la sorgente ha temperatura minore del gas? Cioè esso si comprime per mantere la pressione di equilibrio interna finale uguale a quella iniziale, poichè il gas tende a diminuire la pressione?

Grazie mille

[Sk_Anonymous]

"smaug":
Ultima cosa, lo stesso discorso ma invertito vale anche se la sorgente ha temperatura minore del gas? Cioè esso si comprime per mantere la pressione di equilibrio interna finale uguale a quella iniziale, poichè il gas tende a diminuire la pressione?

Sì.