Chimica illimitata

Le tre leggi della Termodinamica

Le leggi della termodinamica definiscono le grandezze fisiche fondamentali (temperatura, energia ed entropia) che caratterizzano i sistemi termodinamici.

Sistema o Dintorni

Per evitare confusione, gli scienziati discutono i valori termodinamici in riferimento a un sistema e ai suoi dintorni. Tutto ciò che non fa parte del sistema costituisce l’ambiente circostante. Il sistema e l’ambiente circostante sono separati da un confine. Ad esempio, se il sistema è una mole di un gas in un contenitore, il confine è semplicemente la parete interna del contenitore stesso. Tutto al di fuori del confine è considerato l’ambiente circostante, che includerebbe il contenitore stesso.,

Il confine deve essere chiaramente definito, quindi si può chiaramente dire se una data parte del mondo è nel sistema o nei dintorni. Se la materia non è in grado di attraversare il confine, allora il sistema è detto chiuso; altrimenti, è aperto. Un sistema chiuso può ancora scambiare energia con l’ambiente circostante a meno che il sistema non sia isolato, nel qual caso né la materia né l’energia possono passare oltre il confine.,

Un Sistema Termodinamico: un diagramma di Un sistema termodinamico

La Prima Legge della Termodinamica

La prima legge della termodinamica, noto anche come Legge di Conservazione dell’Energia afferma che l’energia non può essere né creata né distrutta; energia possono essere trasferiti o modificati da una forma all’altra. Ad esempio, accendere una luce sembrerebbe produrre energia; tuttavia, è l’energia elettrica che viene convertita.,

Un modo per esprimere la prima legge della termodinamica è che qualsiasi variazione della sua energia interna (∆E) di un sistema è dato dalla somma del calore (q) che scorre attraverso i suoi confini e il lavoro (w) fatto sul sistema dall’ambiente:

\Delta \text{E} = \text{d} + \text{w}

Questa legge dice che ci sono due tipi di processi, di calore e di lavoro, che può portare ad una variazione di energia interna di un sistema., Poiché sia il calore che il lavoro possono essere misurati e quantificati, ciò equivale a dire che qualsiasi cambiamento nell’energia di un sistema deve comportare un corrispondente cambiamento nell’energia dell’ambiente esterno al sistema. In altre parole, l’energia non può essere creata o distrutta. Se il calore scorre in un sistema o l’ambiente circostante funziona su di esso, l’energia interna aumenta e il segno di q e w sono positivi. Viceversa, il flusso di calore fuori dal sistema o il lavoro svolto dal sistema (sui dintorni) sarà a scapito dell’energia interna, e q e w saranno quindi negativi.,

La seconda legge della termodinamica

La seconda legge della termodinamica dice che l’entropia di qualsiasi sistema isolato aumenta sempre. I sistemi isolati si evolvono spontaneamente verso l’equilibrio termico – lo stato di massima entropia del sistema. Più semplicemente: l’entropia dell’universo (l’ultimo sistema isolato) aumenta e non diminuisce mai.

Un modo semplice per pensare alla seconda legge della termodinamica è che una stanza, se non pulita e ordinata, diventerà invariabilmente più disordinata e disordinata con il tempo – indipendentemente da quanto si è attenti a mantenerla pulita., Quando la stanza viene pulita, la sua entropia diminuisce, ma lo sforzo per pulirla ha comportato un aumento dell’entropia all’esterno della stanza che supera l’entropia persa.

La terza legge della termodinamica

La terza legge della termodinamica afferma che l’entropia di un sistema si avvicina a un valore costante mentre la temperatura si avvicina allo zero assoluto. L’entropia di un sistema a zero assoluto è tipicamente zero, e in tutti i casi è determinata solo dal numero di diversi stati di terra che ha., In particolare, l’entropia di una sostanza cristallina pura (ordine perfetto) a temperatura zero assoluta è zero. Questa affermazione vale se il cristallo perfetto ha un solo stato con energia minima.