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Stati macroscopici e stati microscopici

Il secondo principio delle termodinamica può essere enunciato in più modi, prendendolo sempre in considerazione da un punto di vista macroscopico. Possibile è però prendere in considerazione e esaminare i sistemi termodinamici e la loro evoluzione anche in base alle proprietà microscopiche che essi possiedono: da qui possiamo quindi dire che questo è il punto di vista della termodinamica statica.

Lo stato macroscopico, macrostato, di un gas può essere individuato solo dall'esterno, ed è sufficiente conoscere i valori di due delle tre variabili termodinamiche che ne sono caratterizzanti.

A ciascun macrostato sono associati e corrispondono molti stati microscopici, microstati, ognuno di essi è dato da una particolare configurazione delle molecole d'insieme che costituiscono il gas, specificata dalle posizioni, dalle velocità, e dalle altre grandezza fisiche. La probabilità di un gas che si trovi in un certo stato è più probabile quanto più sono numerosi i microstati.

I macrostati più probabili sono quelli più disordinati
Nel momento in cui un sistema si evolve in direzione di stati macroscopici più probabili più la sua entropia aumenterà e così aumenterà anche il grado di disordine. L'aumento del disordine è tipico anche nelle trasformazioni di energia. Un corpo in caduta si riscalda e a sua volta riscalda l'aria, l'aria riscaldata è cioè energia legata ai moti disordinati di agitazione termica.

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