Entropia e disordine generale, tesina

Tesina di maturità classica

Entropia disordine generale

L’ :

Federico Casano

Classe IIIA

A.S. 2013/2014

1

Indice

• Premessa........................................................................................................................3
• Definizione di Clausius.................................................................................................4
• Entropia in generale......................................................................................................6
• Teoria del caos..............................................................................................................7
• Italiano..........................................................................................................................9
• Inglese..........................................................................................................................11
• Greco - Latino.............................................................................................................13

2

Premessa

In questa tesina si tratteranno i temi di entropia e disordine in campo sia scientifico che letterario per mostrare che il caos è presente in ogni ambito e, in qualche modo, è la legge che regola molti degli eventi naturali e non solo.

Questo lavoro nasce dalla curiosità di indagine nei confronti del rapido sviluppo della società in un limitato sistema che è l’universo: il progresso può essere collegato all’Entropia come aumento di disordine.

L’Entropia è in parallelo con la freccia del tempo, cioè il verso invariabile in cui il tempo scorre. E poiché il tempo scorre nel verso a cui corrisponde un aumento costante dell’entropia, ciò porterà ad un punto di non ritorno.

3

Entropia: disordine universale

La definizione di Clausius dell’entropia:

Conosciamo la relazione che lega il rendimento di una macchina termica reversibile e di una macchina di Carnot:

T

¿ 1

¿ ∨ = R = 1 −

Q 1 Carnot

Q T

2 2

R = 1 − ¿

Da questa relazione abbiamo dedotto che:

Q

| | ¿ − Q

Q Q

T 2

¿ ∨ =

Q

1 1 2

1 =

 

= 1 T T T T

Q T 1 2 1 2

2 2 ¿

Q

Il segno negativo è introdotto perché nella macchina di Carnot è intrinsecamente negativo,

1

essendo la quantità di calore ceduta al refrigerante; quindi in definitiva si ha che:

Q Q

1 2

= = 0

T T

1 2

È possibile dimostrare che qualunque ciclo termodinamico reversibile è approssimabile da una successione di cicli di Carnot e che quindi possiamo scrivere per qualsiasi ciclo reversibile:

Q

Σ = 0

T

Se la somma delle quantità Q/T su un percorso chiuso è nulla, possiamo affermare che tale grandezza è una funzione di stato, che dipende solamente dallo stato fisico, caratterizzato da un punto di vista termodinamico dalle grandezze p, V e T, e non dal particolare percorso seguito per giungere a quello stato. Sono funzioni di stato per esempio, l’energia interna di un gas, la temperatura T, l’energia potenziale gravitazionale, mentre non sono variabili di stato il calore Q e il lavoro L, perché dipendono dalla particolare trasformazione eseguita.

Possiamo allora definire il rapporto Q/T tra il calore Q scambiato in una trasformazione reversibile

4

e la temperatura T alla quale è avvenuto lo scambio, come entropia S, o meglio come variazione di entropia ΔS: Q

Entropia ΔS = T 5

Entropia: Dal greco έν (dentro) e τροπή (trasformare);

Entropia: simbolo S;

Entropia: misura la quantità di cambiamento in ogni trasformazione termodinamica.

L’Entropia gioca un ruolo fondamentale nello stabilire il verso dei processi che spontaneamente avvengono in natura. Infatti la tendenza è quella di aumentare l’Entropia (cioè il disordine di un sistema), come se alla natura piacesse il disordine.

Il secondo principio della Termodinamica addirittura dice che l’Entropia dell’universo è in costante aumento (ΔS maggiore/uguale a zero) e le reazioni procedono di solito da reagenti più ordinati a prodotti più disordinati.

Quando un sistema passa da uno stato di equilibrio ordinato ad uno disordinato la sua Entropia aumenta. L’approccio molecolare della meccanica statica generalizza l’entropia agli stati di non equilibrio correlandola più strettamente al concetto di ordine, precisamente alle possibili diverse disposizioni dei livelli molecolari e quindi differenti probabilità degli stati in cui può trovarsi macroscopicamente un sistema.

Esistono due definizioni di Entropia: una definizione Macroscopica, fornita dalla Termodinamica e una definizione Microscopica, fornita dalla meccanica quantistica.

Una interpretazione semplicistica dell’Entropia è il grado di disordine di un sistema. Quindi un aumento del disordine di un sistema è associato ad un aumento di Entropia.