Termodinamica

La Termodinamica è una branca della Fisica che si occupa dello studio dei sistemi (detti sistemi termodinamici) da un punto di vista macroscopico e microscopico, con particolare riferimento alle trasformazioni relative al calore, alla temperatura, al lavoro e all'energia.

 

In questa sezione di lezioni di Termodinamica proseguiamo lo studio della Fisica classica da un nuovo punto di vista. In particolare introdurremo le nozioni di temperatura e di calore, fornendo precise definizioni fisiche e le formule che le caratterizzano.

 

Come vedrete, la Termodinamica è una disciplina vastissima che fornisce una nuova prospettiva nello studio della Fisica, mettendola in stretta relazione con la Chimica. Prima di procedere vi proponiamo un breve riassunto con i punti salienti trattati nelle lezioni.

 

 

Dopo aver fornito le definizioni preliminari di sistema termodinamico e di temperatura [1-4], passeremo a introdurre nuove grandezze caratteristiche delle sostanze e dei materiali [5-8].

 

Nel prosieguo delle lezioni [9-15] definiremo la nozione di calore e approfondiremo il discorso studiando i metodi con cui avvengono i trasferimenti di calore tra due sistemi termodinamici. Analizzeremo quindi [16-32] gli stati della materia e i passaggi di stato, studiando le condizioni fisiche e chimiche che li regolano.

 

Fatto ciò passeremo a occuparci [33-40] dei gas, e in particolare dei gas perfetti. Presenteremo le principali leggi della Termodinamica (legge di Fourier, legge di Boyle, leggi di Gay-Lussac, legge di Avogadro) soffermandoci sulle relative formule e su diversi esempi di applicazione.

 

Qui le lezioni assumeranno un'approccio un po' più chimico. Daremo la definizione di mole e definiremo una costante fisica fondamentale, il numero di Avogadro. Studieremo in dettaglio le nozioni di lavoro di un gas e di energia interna, ed enunceremo un risultato fondamentale nella teoria dei gas: l'equazione di stato dei gas perfetti.

 

A questo punto verrà il turno [44-66] dei principi della Termodinamica (tra cui il celeberrimo secondo principio) e della classificazione delle trasformazioni dei gas (isoterma, isocora, isobara e adiabatica). In questo contesto ci soffermeremo su tantissime applicazioni pratiche ed esercizi, con particolare riferimento alle macchine termiche, ai cicli e alla loro classificazione.

 

Per concludere [67-77] affronteremo le ultime, fondamentali grandezze caratteristiche dei sistemi termodinamici: l'entropia, l'entalpia e l'energia libera di Gibbs.

 

Nel corso delle spiegazioni elencheremo e commenteremo tutte le formule della Termodinamica: non ci limiteremo ad elencare le leggi e le formule, ma approfondiremo le spiegazioni con opportuni commenti, esempi numerici ed esercizi svolti. 

 

Sappiate inoltre che gli argomenti trattati vengono affrontati sia alle scuole superiori che all'università, e quindi vengono spiegati in maniera più o meno approfondita a seconda del contesto. Noi abbiamo provato ad esporli in modo che possano essere utili per tutti, sia per il ripasso che per lo studio da zero. Di volta in volta non mancheremo nel segnalarvi eventuali approfondimenti riservati ai soli studenti universitari.

 

PS: la sezione di esercizi svolti di Termodinamica è in costruzione. In caso di necessità sappiate che qui su YouMath avete a disposizione tantissimi esercizi risolti e potete trovare tutto quello che vi serve usando la barra di ricerca interna. ;)

 
 
1Sistema termodinamico
2Equilibrio termico e principio zero della termodinamica
3Temperatura
4Scale termometriche
5Dilatazione termica
6Dilatazione lineare
7Dilatazione volumica
8Comportamento anomalo dell’acqua
9Calore
10Calore specifico
11Capacità termica
12Calorimetria
13Calorimetro
14Temperatura di equilibrio
15Calore latente
16Stati della materia
17Passaggi di stato
18Diagramma di fase
19Fusione, temperatura di fusione e punto di fusione
20Solidificazione
21Evaporazione
22Ebollizione, temperatura di ebollizione e punto di ebollizione
23Tensione di vapore saturo
24Condensazione
25Sublimazione
26Brinamento
27Temperatura di equilibrio nei passaggi di stato
28Conducibilità termica e conduzione del calore
29Legge di Fourier
30Convezione
31Irraggiamento
32Isolante termico ed isolamento termico
33Gas ideali (gas perfetti)
34Legge di Boyle
35Prima legge di Gay-Lussac
36Seconda legge di Gay-Lussac
37La mole
38Numero di Avogadro
39Legge di Avogadro
40Legge dei gas ideali
41Lavoro di un gas
42Calore specifico molare e relazione di Mayer
43Energia interna
44Primo principio della termodinamica
45Trasformazioni termodinamiche
46Trasformazioni reversibili e irreversibili
47Trasformazione isoterma
48Trasformazione isocora
49Trasformazione isobara
50Trasformazione adiabatica
51Trasformazioni cicliche
52Macchina termica
53Ciclo di Carnot
54Rendimento di macchine reversibili e irreversibili
55Ciclo di Stirling
56Ciclo Otto e motore a scoppio
57Ciclo Diesel
58Ciclo frigorifero e macchina frigorifera
59Teoria cinetica dei gas
60Pressione di un gas ed energia cinetica
61Temperatura di un gas ed energia cinetica
62Principio di equipartizione dell'energia
63Distribuzione di Maxwell delle velocità
64Urti tra molecole e libero cammino medio
65Secondo principio della Termodinamica
66Disuguaglianza di Clausius
67Entropia
68Variazione di entropia nelle trasformazioni termodinamiche
69Principio di aumento dell'entropia
70Entropia e degradazione dell'energia
71Aspetto statistico dell'entropia: equazione di Boltzmann
72Entropia e disordine
73Espansione libera di un gas
74Terzo principio della termodinamica
75Equazione di Van der Waals
76Entalpia
77Energia libera di Gibbs
78Formulario di Termodinamica