Definizioni fondamentali

Iniziamo subito senza troppe introduzioni ricordandovi che il soggetto della termodinamica di equilibrio è lo studio di sistemi molto complessi al livello microscopico in condizioni di equilibrio macroscopico.

Siamo ora pronti per definire tutti i termini fondamentali con cui avrete a che fare:

Sistema: Per sistema si intende la parte finita di un universo fisico, reale o idealizzato con contorno reale o ideale, eventualmente variabile nel tempo.

Ambiente: Per ambiente si intende il complemento del sistema (l’ambiente è il resto dell’universo)

Sistemi aperti e sistemi chiusi: Per sistema aperto s’intende un sistema che possa scambiare materia con l’ambiente. Per sistema chiuso s’intende un sistema che non può scambiare materia con l’ambiente.

Sistemi isolati: Per sistema isolato rispetto ad una certa forma di energia, un sistema che non può scambiare con l’ambiente quella forma di energia; quindi un sistema isolato completamente è un sistema che non può scambiare alcuna forma di energia con l’ambiente.

Sistemi omogenei: un sistema è omogeneo rispetto ad una certa grandezza fisica scalare locale o più di esse quando, nell’istante considerato, questa grandezza ha lo stesso valore in tutti i punti del sistema.

Sistemi stazionari: un sistema è stazionario rispetto ad una o più grandezze locali in esso definite quando, in ciascun punto del sistema, tali grandezze non variano nel tempo

Stati di equilibrio omogeneo: L'esperienza mostra l'esistenza di sistemi che ammettono stati caratterizzabili con un numero molto piccolo di grandezze fisiche locali, che non dipendono dalla storia passata del sistema, che sono in esso uniformi e che si mantengono costanti nel tempo. Tali stati sono sperimentalmente riproducibili imponendo al sistema adeguati valori di tali grandezze e sono detti stati di equilibrio omogeneo dei sistemi considerati.

Variabili di stato: Un generico stato di equilibrio omogeneo di un sistema si considererà allora individuato da una n-pla X = (X1,X2,...,Xn) di grandezze fisiche, dette variabili di stato. 

Proprietà di stato: Qualsiasi altra grandezza fisica relativa ad un sistema TD in uno stato di equilibrio omogeneo si dice proprietà di stato del sistema. Tali proprietà di stato vengono ad essere funzioni solo delle variabili di stato scelte per la rappresentazione del sistema.

Trasformazioni di equilibrio: E' di fondamentale importanza per lo studio delle trasformazioni reali dei sistemi TD definire una classe di trasformazioni ideali, dette trasformazioni di equilibrio, definite come successioni continue di stati di equilibrio e rappresentabili quindi come linee continue nello spazio delle variabili di stato del sistema. Processi reali che si approssimano a processi di equilibrio sono detti quasi statici.

Trasformazione di parziale equilibrio: Una trasformazione di equilibrio rispetto ad una e comunque non a tutte le variabili di stato del sistema considerato è una trasformazione non di equilibrio nel corso della quale solo la variabile o le variabili considerate si mantengono uniformi e variabili con continuità nel tempo.

Sistemi non omogenei e ipotesi di equilibrio locale: Ad un sistema non omogeneo con proprietà fisiche locali variabili con continuità da punto a punto non possono applicarsi convenientemente le definizioni finora considerate e tipiche di sistemi chiusi omogenei e fermi rispetto al riferimento scelto. Per uno studio soddisfacente di tali sistemi si può fare l'importante ammissione che lo stato TD "locale" del sistema sia uno stato di equilibrio, cioè che nell'intorno del generico punto P con coordinate TD locali (X1,X2,...,Xn)p , la generica proprietà di stato f(X1,X2,...,Xn)p assuma gli stessi valori che assumerebbe in un sistema chiuso omogeneo e di dimensioni finite individuato dalle stesse variabili (X1,X2,...,Xn) e fermo nel riferimento scelto.

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