Chimica fisica/Termodinamica/Concetti: differenze tra le versioni
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== Sistemi termodinamici ==
Per [[sistema termodinamico]] si intende ogni porzione di spazio contenente quantità definite di una o più sostanze che si
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Ci interessa dal punto di vista operativo, cioè per quel che riguarda lo studio dell'equilibrio e delle trasformazioni termodinamiche (ideali) del sistema stesso. Nei casi più semplici i risultati calcolati per la trasformazione ideale possono essere applicati tal quali alle trasformazioni reali.
Si possono comunque calcolare anche trasformazioni che non avvengono in condizioni ideali in certi casi l'approccio è semplice, in altripiù complesso perchè le equazioni di stato sono più complesse.
L' [[ambiente esterno]] di un sistema termodinamico, è tutto ciò che non fa parte del sistema ma che può agire col sistema influenzandone le proprietà. Viene anche chiamato [[esterno]] o semplicemente [[ambiente]].
La somma del sistema e dell'ambiente costituisce l'universo termodinamico che, se è ben definito, può anche essere assimilato all'intero Universo.
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Per esempio '''un
*il gas è
*il cilindro e il pistone sono l'
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Altri esempi sono la [[w:Cella elettrochimica|pila Daniell]], un pezzo di sostanza ferromagnetica, una gomma per cancellare, una reazione chimica nella provetta o in un impianto chimico.
è importante che l'universo termodinamico comprenda tutte le azioni che in qualche modo influenzano ilsistema e/o l'ambiente: questa condizione è fondamentale.'''
▲L'insieme di sistema e di ambiente (oppure di ambiente interno e di ambiente esterno) costituisce un universo termodinamico (o Universo). Una caratteristica importante dell'universo termodinamico è che le leggi definite in un universo semplice valgono anche per l'intero Universo.
CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI
I sistemi termodinamici possono essere aperti, chiusi o isolati.
*aperti quando si hanno scambi sia di materia che di energia con l'ambiente.
*chiusi quando non si hanno scambi di materia ma soltanto di energia
*isolati quando non si hanno scambi nè di materia
Per esempio:
Se Da ciò si intuisce che è impossibile avere un sistema isolato perfettamente, per quanto si posano trovare metodi e materiali per isolare termicamente un contenitore, il calore passerà ugualmente, quindi ogni volta che si parlerà di sistema isolato bisogna tenere a mente che si tratta di una idealizzazione. === Descrizione microscopica e macroscopica di sistema termodinamico ===
Un sistema termodinamico si può vedere da un punto di vista macroscopico e microscopico.
Caratteristiche di una descrizione macroscopica di un sistema semplice:
##non si fanno ipotesi sulla struttura del sistema
##le grandezze necessarie per descriverlo sono in piccolo numero: pressione, volume, temperatura, quantità del gas
##sono percepibili dai nostri sensi
##esiste l'equazione di stato del gas ideale, che è particolarmente semplice e versatile; inoltre altre eqauzioni di trasformazione permettono di calcolare facilmente le energie e la massa scambiati.
##occorre fare ipotesi sulla struttura del sistema▼
Caratteristiche di una descrizione di un ecosistema: è una descrizione più complicata, affrontata a livello macroscopico; però normalmente le trasformazioni non sono ideali e l'approccio richiede una preparazione di base più ampia.
##le grandezze sono in numero grandissimo▼
▲##occorre fare numerose ipotesi sulla struttura del sistema, che composto da diverse sostanzein diverse fasi;
##a volte le cause e gli effetti degli attriti sfuggono alla percezione
## sono composti da molti elementi che interagiscono, a volte in modo complesso
## a volte è necessaria la competenza matematica di trattare con numerimolto grandi
Caratteristiche della descrizione molecolare di un sistema: è una descrizione più complicata, l'approccio richiede una preparazione di base più ampia, di solito richiede basi di termodinamica statistica.
##occorre fare numerose ipotesi sulla struttura del sistema, che composto da diverse sostanze in diverse fasi;
##le grandezze sono in numero grande
##a volte le cause e gli effetti degli attriti sfuggono alla percezione
## sono composti da molti elementi che interagisconoin modo indipendente
## a volte è necessaria la competenza matematica di trattare con numeri molto grandi o con concetti abbastanza astratti.
A volte questo livello viene chiamato "microscopico", però gli atomi le molecole non sono visibili al microscopio; inoltre, al livello molecolare è quasi sempre importante il principio di indeterminazione di Heisenberg
IL SISTEMA SEMPLICE
Per esempio per fare una descrizione macroscopica di un gas nel cilindro basta tenere conto della pressione, temperatura e volume; mentre per farne una descrizione microscopica occorre considerare le molecole e gli atomi e descrivere matematicamente tutte le posizioni che esse assumono man mano che cambiano la pressione, il volume e la temperatura, tenendo conto del principio di indeterminazione, che rende statistico il comportamento del sistema e dei suoi componenti elementari.▼
Per descrivere macroscopicamente un gas ideale nel cilindro basta tenere conto di pressione, temperatura, quantità del gas e volume.
IL SISTEMA MOLECOLARE
▲Per
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Ce ne sono due tipi diversi:
*trasformazioni reversibili o ideali, senza attriti di nessun tipo;
*trasformazioni non reversibili o reali
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