Termologia 7. Entropia e disordine

7.2 L’entropia Variazione di entropia di un sistema fisico che passa dallo stato A allo stato B sommatoria su tutti gli scambi di calore durante la trasformazione reversibile da A a B L’entropia è una funzione di stato e una grandezza estensiva Unità di misura: J / K. Esempio 1 pag. 220

7.3 L’entropia di un sistema isolato Si può dimostrare che: In un sistema isolato in cui hanno luogo soltanto trasformazioni reversibili l’entropia rimane costante In un sistema isolato in cui hanno luogo trasformazioni irreversibili l’entropia aumenta Esempio: scambio di calore Qi tra corpi a temperature diverse (Ta < Tc) Sintetizzando: Ogni trasformazione che avviene in un sistema isolato provoca in esso una variazione di entropia maggiore o uguale a zero (uguale a zero se e soltanto se la trasformazione è reversibile) L’entropia dell’Universo aumenta sempre (freccia del tempo)

7.4 Quarto enunciato del 2° principio Il primo principio (conservazione dell’energia) non basta, da solo, a definire lo stato finale B per un sistema che evolve da uno stato iniziale A: esistono vari stati finali con la stessa energia di A, però sia l’esperimento che la teoria mostrano che: L’evoluzione spontanea di un sistema isolato giunge a uno stato di equilibrio a cui corrisponde il massimo aumento dell’entropia (compatibile con il primo principio della termodinamica)

7.5 Entropia di un sistema non isolato In un sistema fisico non isolato, l’entropia può anche diminuire (es. frigorifero, dove Q<0, quindi S<0), però Se una trasformazione reale provoca, in un sistema fisico, una diminuzione di entropia di modulo |S|, nel resto dell’Universo si ha un aumento di entropia maggiore di |S|.

7.6 Il 2° principio a livello molecolare Nel corso del tempo, le forme ordinate di energia si trasformano spontaneamente in energia disordinata, mentre non è mai stato osservato il processo inverso Esempio: disco frenato dall’attrito dell’aria

7.7 Stati macroscopici e microscopici Microstato = una ben precisa configurazione dei costituenti microscopici di un sistema (masse, posizioni, velocità delle molecole). Ad ogni macrostato possiamo associare molti microstati Più un microstato è disordinato, maggiore è la probabilità con la quale esso può realizzarsi spontaneamente

7.8 Entropia e disordine Equazione di Boltzmann: entropia di uno stato A è data da S(A) = kB ln W(A) dove, W(A) = numero di microstati associati al macrostato A Legame tra spontaneità di una trasformazione, entropia e disordine: L’evoluzione spontanea di un sistema termodinamico isolato è quella che conduce al sistema più disordinato, cioè al massimo valore dell’entropia