Olio e acqua
Salve, probabilmente è una domanda stupida, ma vorrei togliermi la curiosità.
Prendiamo olio e acqua in un bicchiere: le due sostanze sono immiscibili, quindi spontaneamente non avviene nulla.
Ipotizzando che la miscelazione avvenga a temperatura e pressione costanti (supposizione abbastanza ragionevole) la condizione iniziale (ovvero di composti immiscibili) risulta essere: $\DeltaG_{\text{miscelazione}} > 0 $ ($G$ è l'energia libera di Gibbs - un processo spontaneo a T e P costanti richiede $\DeltaG < 0$).
Dal II principio dell termodinamica (ri-arrangiando un po' le equazioni) deve essere che
$\DeltaG - W < 0 $
affinché il processo sia spontaneo ($W$ è il lavoro entrante) a T e P costanti.
Ecco che arrivo alla mia domanda: se al mio bicchiere di acqua e olio fornico abbastanza lavoro (per esempio mescolando con un cucchiaino) e poi isolo il bicchiere in modo che non sia possibile scambiare energia con l'ambiente, l'olio e l'acqua resteranno mescolati, giusto?
Prendiamo olio e acqua in un bicchiere: le due sostanze sono immiscibili, quindi spontaneamente non avviene nulla.
Ipotizzando che la miscelazione avvenga a temperatura e pressione costanti (supposizione abbastanza ragionevole) la condizione iniziale (ovvero di composti immiscibili) risulta essere: $\DeltaG_{\text{miscelazione}} > 0 $ ($G$ è l'energia libera di Gibbs - un processo spontaneo a T e P costanti richiede $\DeltaG < 0$).
Dal II principio dell termodinamica (ri-arrangiando un po' le equazioni) deve essere che
$\DeltaG - W < 0 $
affinché il processo sia spontaneo ($W$ è il lavoro entrante) a T e P costanti.
Ecco che arrivo alla mia domanda: se al mio bicchiere di acqua e olio fornico abbastanza lavoro (per esempio mescolando con un cucchiaino) e poi isolo il bicchiere in modo che non sia possibile scambiare energia con l'ambiente, l'olio e l'acqua resteranno mescolati, giusto?
Risposte
No, dopo un certo lungo tempo si separano di nuovo.Formano una emulsione, non una miscela.
Ma non sono un esperto, attendiamo risposte migliori.
Ma non sono un esperto, attendiamo risposte migliori.
Se si vuole ragionare con l'energia libera occorre considerare che in G va incluso il potenziale gravitazionale: l'energia potenziale della miscela è maggiore di quella delle due fasi separate con olio tutto sopra e acqua tutta sotto.
"Faussone":
Se si vuole ragionare con l'energia libera occorre considerare che in G va incluso il potenziale gravitazionale: l'energia potenziale della miscela è maggiore di quella delle due fasi separate con olio tutto sopra e acqua tutta sotto.
Due domande:
1) Se per aggirare il problema lavorassi nello spazio vuoto (nessuna forza gravitazionale), il mio ragionamento è corretto?
2) Anche includendo l'energia potenziale ($Phi$) l'equazione non dovrebbe divenire:
$\DeltaG - \Delta\Phi - W < 0$ ?
Quindi fornendo abbastanza lavoro e successivamente isolando il sistema non dovrei comunque riuscire a mescolare le due sostanze? Secondo me se fornisco lavoro e poi impedisco che quell'energia venga dispersa le molecole delle due sostanze dovrebbero avere abbastanza energia da vincere anche la differenza di potenziale, sbaglio?
PS: Per calcolare il potenziale della miscela è corretto fare $g\int_V\rhohdV$ ? In questo caso però dovrei sapere per il $\DeltaV$ di miscelazione oppure è trascurabile ?
"Shackle":
No, dopo un certo lungo tempo si separano di nuovo.Formano una emulsione, non una miscela.
Ma non sono un esperto, attendiamo risposte migliori.
Perché? L'emulsione non si dovrebbe formare quando le sostanze sono immiscibili? In questo caso lo sono all'inizio, ma dopo aver fornito abbastanza lavoro dovrebbero diventare miscibili e quindi se il sistema dovesse rimanere imperturbato perché si dovrebbe formare una emulsione ?
Infatti olio e acqua non sono miscibili, l’emulsione è una dispersione di una sostanza nell’altra, non è una miscela. Cerca “emulsione” sul web.
Si, una emulsione è una dispersione di goccioline in una altra sostanza. Ma le goccioline si formano perché le molecole di olio stanno meglio assieme che con le molecole di acqua (infatti sono immiscibili). Ma sono immiscibili in condizioni normali: non è detto che cambiando le condizioni del sistema le due sostanze rimangano immiscibili!
Il mio ragionamento è, se vogliamo, inverso a quello della distillazione. Nella distillazione hai 2 sostante miscibili e, fornendo lavoro, le separi: nel mio caso, invece, hai 2 sostanze immiscibili che vuoi mescolare fornendo lavoro.
Il mio ragionamento è, se vogliamo, inverso a quello della distillazione. Nella distillazione hai 2 sostante miscibili e, fornendo lavoro, le separi: nel mio caso, invece, hai 2 sostanze immiscibili che vuoi mescolare fornendo lavoro.
Ripeto che non sono un esperto. Poi ora sono in viaggio sotto la pioggia, con un cellulare che va e viene...
"Shackle":
Ripeto che non sono un esperto. Poi ora sono in viaggio sotto la pioggia, con un cellulare che va e viene...
Guarda che non sono turbato dalla tua risposta, cercavo semplicemente di capire meglio. Forse hai frainteso il mio punto esclamativo
PS: Pensa che almeno da te piove, io muoio di caldo
"dRic":
Due domande:
1) Se per aggirare il problema lavorassi nello spazio vuoto (nessuna forza gravitazionale), il mio ragionamento è corretto?
Sì.
"dRic":
2) Anche includendo l'energia potenziale ($Phi$) l'equazione non dovrebbe divenire:
$\DeltaG - \Delta\Phi - W < 0$ ?
Quindi fornendo abbastanza lavoro e successivamente isolando il sistema non dovrei comunque riuscire a mescolare le due sostanze? Secondo me se fornisco lavoro e poi impedisco che quell'energia venga dispersa le molecole delle due sostanze dovrebbero avere abbastanza energia da vincere anche la differenza di potenziale, sbaglio?
Sì sbagli.
Alla fine l'energia libera totale del sistema (includendo la gravità) con acqua e olio separati è comunque minore dell'energia con acqua e olio miscelati, quindi acqua e olio tendono spontaneamente a separarsi (configurazione di minima energia).
"dRic":
PS: Per calcolare il potenziale della miscela è corretto fare $g\int_V\rhohdV$ ? In questo caso però dovrei sapere per il $\DeltaV$ di miscelazione oppure è trascurabile ?
Per acqua e olio mi pare ok calcolare il potenziale gravitazionale in quel modo.
"Faussone":
Sì sbagli.
Alla fine l'energia libera totale del sistema (includendo la gravità) con acqua e olio separati è comunque minore dell'energia con acqua e olio miscelati, quindi acqua e olio tendono spontaneamente a separarsi (configurazione di minima energia).
Ma in questo modo allora non dovrei per forza avere un cambiamento di temperatura e/o pressione? Perché se no il lavoro che ho fornito dove va a finire ?
[ot]dRic, tranquillo, un punto esclamativo non mi turba. Sono altri gli atteggiamenti che disturbano.[/ot]
[ot]
E' riferito a qualcosa che ho fatto o dici in generale ?[/ot]
"Shakle":
Sono altri gli atteggiamenti che disturbano.
E' riferito a qualcosa che ho fatto o dici in generale ?[/ot]
[ot]Generale. Tu sei correttissimo.[/ot]
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