Un gas ideale è caratterizzato dal fatto che le molecole che lo compongono non interagiscono tra loro e dunque la loro energia interna è facilmente calcolabile in base alla legge di equipartizione.
L’equazione di stato è :
L’energia interna dipende solo dalla temperatura e
Se invece partiamo dalla seguente relazione:, otteniamo
, dove
è l’entalpia specifica. Poiche
otteniamo
e dunque anche l’entalpia è funzione della sola temperatura, cioè:
Dove è il calore specifico a pressione costante del gas ideale.
Grazie alle relazioni sopra esposte possiamo trovare l’espressione generale per il calcolo della variazione di entropia:
Allora stesso modo possiamo ottenere :
Descriviamo adesso alcune delle trasformazioni principali che avvengono nei sistemi TD:
Trasformazione isoterma
Una trasformazione isoterma, ovvero a T costante, si può immaginare che abbia luogo in modo reversibile facendo espandere molto lentamente il gas contenuto in un pistone circondato da una riserva termica.
Quindi otteniamo :
Si trova di conseguenza che:
Adesso notiamo che il calore Q entrante nel sistema è uguale al calore uscente dalla riserva termica e quindi la variazione di entropia risulta essere nulla come ci aspettavamo in quanto è previsto tale risultato per tutti i processi reversibili:
Trasformazione adiabatica
Una trasformazione adiabatica (senza scambio di calore) si può immaginare che abbia luogo in modo reversibile facendo espandere molto lentamente il gas contenuto in un pistone isolato termicamente; in questo caso avremo che . Quindi otteniamo:
Adesso considerando che definiamo:
Dalla quale otteniamo:
Notiamo che eliminando i logaritmi naturali a destra e sinistra otteniamo che:
Da questa formula applicando l’equazione di stato dei gas ideali possiamo ottenere:
Adesso possiamo calcolare la variazione dell’energia interna e il lavoro scambiato:
Trasformazione isocora
In una trasformazione isocora (a volume costante) reversibile il lavoro compiuto è nullo, cioè W=0. Quindi possiamo scrivere:
Quindi se vogliamo calcolare la variazione di entropia procediamo scrivendo:
Una trasformazione isocora reversibile non è realizzabile realmente; ma possiamo realizzarla in modo irreversibile mettendo a contatto un cilindro inespandibile con una riserva termica a temperatura : quindi avremo una variazione totale di entropia pari a:
Trasformazione isobara
In una trasformazione isobara (a P costante) reversibile si ha:
Inoltre poichè otteniamo:
Inoltre la variazione di entropia risulta essere:
Una trasformazione isobara reversibile non è realizzabile realmente; ma possiamo realizzarla in modo irreversibile mettendo a contatto un cilindro mantenuto a pressione costante con una riserva termica a temperatura : quindi avremo una variazione totale di entropia pari a:



