Termologia 7. Entropia e disordine.

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1 Termologia 7. Entropia e disordine

2 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

3 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)

4 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)

5 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|.

6 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 7.7 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

8 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