Termodinamica, Chimica fisica

Termodinamica - appunti del di corso Chimica Fisica

La termodinamica è lo studio di macrosistemi formati da un numero molto grande di microsistemi. Il numero che ci permette di passare dalla dimensione macroscopica a quella microscopica (e viceversa) è il numero di Avogadro, definito come il numero di particelle contenuto in una mole di sostanza.

Sistema e ambiente

Prima di fare qualsiasi considerazione in merito ad una certa trasformazione termodinamica bisogna definire cosa sia sistema e cosa sia ambiente; il sistema è la parte di universo di cui vogliamo indagare la trasformazione, mentre l’ambiente è quella parte di universo che pur non essendo direttamente implicata nella trasformazione, dà comunque dei contributi importanti alla trasformazione stessa. Ambiente e sistema costituiscono l’universo.

Metodi di studio dei sistemi

Un sistema può essere studiato o attraverso la termodinamica classica, per cui il sistema è “visto” dall’ambiente, oppure usando la termodinamica statistica che considera, invece, variabili relative alle particelle costituenti il sistema. Dal momento che il numero delle particelle del sistema è molto grande, i valori assunti dalle variabili microscopiche sono valori medi, ricavati con metodi statistici.

Natura delle pareti del sistema

Anche la natura delle pareti che delimitano il sistema è importante perché sono proprio le pareti a determinare se e di che tipo di scambio può avvenire tra sistema e ambiente. Le pareti possono classificarsi in:

• Mobili = consentono passaggio di lavoro;
• Rigide = non consentono passaggio di lavoro;
• Isolanti = impediscono passaggio di calore;
• Diatermiche = consentono il passaggio di calore.

Scambio di materia ed energia

Ambiente e sistema possono scambiarsi sia materia che energia, e quest’ultima può essere scambiata sia come calore (q) che come lavoro (w). Se il sistema e l’ambiente sono liberi di scambiarsi sia materia che energia allora si parla di sistema aperto. Se invece tra queste due porzioni di universo possono avvenire solo scambi di energia allora abbiamo una più ampia casistica riassunta nella seguente tabella:

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