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Tuesday, 7 June 2011

Domanda di teoria - lavoro in termodinamica

Discutere il lavoro in termodinamica

Prima di discutere il lavoro in termodinamica diamo alcune definizioni.
Stati di equilibrio: sono quelli che hanno proprietà che non cambiano, se non cambiano le condizioni esterne.  Ci sono però le "trasformazioni", da uno stato iniziale a uno stato finale, attraverso una successione continua di stati intermedi. Una trasformazione è "reversibile" quando gli stati attraverso i quali il sistema passa durante la trasformazione differiscono per quantità infinitesime da stati di equilibrio. 

Immaginiamo di avere come sistema termodinamico un gas perfetto.

Nel piano p,V il lavoro è quindi l'area sotto la curva che descrive la trasformazione.
Notiamo che il lavoro può essere positivo o negativo. Nella figura è positivo quello di espansione da A a B, e negativo quello di compressione da B ad A.
Vediamo il lavoro di alcune trasformazioni particolari.
Ogni funzione delle variabili termodinamiche (per esempio, p, V e T) è detta "funzione termodinamica".
Il  lavoro è quindi una "funzione termodinamica". Esso dipende dalla trasformazione che subisce il sistema. 
Se accade che la variazione della funzione termodinamica non sia dipendente dalla trasformazione seguita, ma dipenda soltanto dagli stati iniziale e finale, la funzione è detta essere una "funzione di stato". In particolare, la variazione di una funzione di stato a seguito di una trasformazione ciclica è nulla. 
Torniamo al lavoro fatto durante una trasformazione ciclica, esso è dato dall'area racchiusa nel ciclo. Se lasciando inalterato il punto iniziale e finale A e cambiamo la forma del ciclo, vediamo subito che l'area racchiusa cambia. Questo significa che  il lavoro non può essere una funzione di stato.