Termodinamica
In questo modulo, utilizzando il modello del gas ideale, affronteremo la termodinamica, studieremo cioè le macchine termiche. Incontreremo alla fine l'entropia, una grandezza fisica necessaria per descrivere il concetto un po’ strano di “degrado” dell’energia.
Prerequisiti
Saper assegnare alle grandezze fisiche le relative unità di misura e gestire le equivalenze
Conoscere e utilizzare il logaritmo naturale
Saper esplicitare l’incognita di un’equazione di primo grado e gestire esponenti frazionari
Saper riconoscere i gradi di libertà rilevanti del sistema fisico gas
Utilizzare correttamente il concetto di mole
Conoscere le proprietà delle trasformazioni isoterme, isobare e isocore di un gas ideale
Conoscere il concetto di lavoro, conservazione dell’energia e funzione di stato.
Conoscere l’equazione di stato dei gas ideali
Conoscenze (contenuti)
Primo e secondo principio della termodinamica
Primo principio della termodinamica: conservazione dell'energia nei fenomeni termodinamici.
Trasformazioni reversibili e irreversibili.
Proprietà termodinamiche delle trasformazioni isoterme, isocore e isobare
Le trasformazioni adiabatiche e le loro proprietà termodinamiche
Cicli termodinamici. Macchine termiche e loro rendimento.
Il secondo principio della termodinamica formulato attraverso gli enunciati di Kelvin e Clausius; il ciclo di Carnot e quello di Stirling.
Entropia
Definizione di entropia
Variazione di entropia in trasformazioni reversibili e irreversibili
Interpretazione probabilistica del concetto di entropia
Abilità
Ricondurre il limite sul rendimento massimo di una macchina termica al II° principio della termodinamica
Risolvere problemi riguardanti cicli termodinamici reversibili e irreversibili, calcolando l'eventuale rendimento, lavoro, etc.
Collegare l’entropia alla degradazione dell’energia
Riconoscere quando una trasformazione termodinamica o un processo è reversibile o meno
Collegare concetti quali: macrostati e microstati, probabilità, disordine, degrado dell’energia
Risolvere problemi riguardanti il calcolo della variazione di entropia in trasformazioni reversibili e non, nei passaggi di stato e nei cicli termodinamici
Interpretare in termini probabilistici l’entropia.