Sistemi e Grandezze termodinamiche

Cos’è un sistema termodinamico? Quali sono le principali grandezze termodinamiche?

Scopriamolo assieme nelle prossime pagine!

Un sistema termodinamico è un sistema soggetto a meccanismi e trasformazioni termodinamiche.

E’ un sistema macroscopico costituito da un numero incredibile di costituenti microscopici: gli atomi e/o le molecole. Può essere in diversi stati di aggregazione: fase liquida, solida o aeriforme (gas). Un esempio di sistema termodinamico è l’acqua (per la pasta) in ebollizione all’interno di una pentola, su un fornello acceso. Se ne può misurare la temperatura, la pressione esercitata dall’ambiente circostante sull’acqua, la quantità di calore che il fuoco acceso trasferisce all’acqua nell’unità di tempo. Un altro sistema possono essere le pastiglie dei freni di un’auto o un cubetto di ghiaccio che si scioglie all’interno di un bicchiere d’acqua.

Le grandezze termodinamiche sono grandezze fisiche che descrivono il sistema

Definizioni

Si definisce ambiente la parte del mondo fisico che circonda il sistema termodinamico oggetto di osservazione e con il quale il sistema può scambiare materia oppure energia.

Si definisce sorgente (di calore o in generale di energia) un oggetto/sistema fisico in grado di fornire (o assorbire) energia sotto forma di calore, radiazione elettromagnetica o altro, senza che vari nel tempo il loro stato termodinamico. Il sole è una sorgente perché propaga energia attraverso l’ambiente circostante mantenendo inalterata la sua temperatura, le sue dimensioni fisiche ecc… in tempi confrontabili con l’osservazione umana. Un iceberg si comporta come una sorgente “fredda” a temperatura costante T = 0°C, assorbendo calore da tutti i corpi a temperatura T > 0°C.

Un sistema è aperto quando può scambiare con l’ambiente sia energia che materia. L’acqua che bolle sul gas, se non è coperta da un coperchio, è un sistema aperto perchè assorbe energia sotto forma di calore e disperde sia calore sia materia sotto forma di vapore acqueo.

Un sistema è chiuso quando non può scambiare materia con il sistema circostante ma può scambiare energia (sotto forma di calore o per irraggiamento). Una pentola sigillata sul fuoco o un contenitore sigillato in un forno microonde sono sistemi chiusi che però possono scambiare calore (energia) con l’ambiente circostante. La terra si può pensare come ad un sistema chiuso nel senso che non scambia materia con l’universo circostante, ma assorbe energia emessa dal sole sotto forma di onde elettromagnetiche.

Un sistema è isolato quando non può scambiare ne’ materia ne’ energia con l’ambiente. Questo avviene per esempio se il sistema è inserito in un contenitore perfettamente sigillato e di materiale isolante.

Una parete si dice adiabatica se non permettono scambi di calore attraverso la parete stessa.

Una parete si dice diaterma se impedisce il passaggio di materia ma consente gli scambi di calore. Nella realtà sono costitute da materiali che si comportano da buoni conduttori (di calore o elettricità) come i metalli (rame, oro, argento..).

GRANDEZZE TERMODINAMICHE

Ad ogni sistema termodinamico possiamo associare alcune grandezze (osservabili) fisiche misurabili che ne consentono una descrizione quantitativa.

Queste osservabili vanno sotto il nome di grandezze (o variabili) termodinamiche oppure parametri termodinamici.

Tali grandezze si distinguono in:

• Intensive: pressione (p), temperatura (T), densità (ρ), ecc.. Sono grandezze locali che sono associabili a ciascun punto dello spazio occupato dal sistema.
• Estensive: volume (V), massa (m), ecc.. Sono grandezze integrali, ossia associate al sistema termodinamico nel suo insieme. In particolare si dice che tali grandezze descrivono lo “stato” del sistema termodinamico, ossia ne descrivono una fotografia in un determinato istante.

Questi erano i sistemi e le grandezze termidnamiche 😉
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