Fisica tecnica

1) Equazione di Bilancio dell’Entropia

L’equazione di bilancio dell’entropia rappresenta la formulazione

operativa del secondo principio della termodinamica, così come il

bilancio di energia rappresenta il primo principio.

La forma generale, ispirata al bilancio di una proprietà estensiva, è:

[Se] + [Sgen] = [Su] + [ΔS] [J/K]

dove:

Se: entropia in ingresso

 Sgen: entropia generata (per processi irreversibili)

 Su: entropia in uscita

 ΔS: variazione del contenuto entropico del sistema (accumulo)



Osservazioni chiave

Mancano i termini di distruzione, poiché l’entropia non è

 conservativa ma può solo aumentare o restare costante in sistemi

ideali.

Il secondo principio impone che Sgen≥0: l’entropia può solo essere

 creata, mai distrutta.

Per applicare l’equazione in casi pratici, è essenziale conoscere come

 varia l’entropia nel tempo nel sistema considerato.

2) Reversibilità e Irreversibilità

Tutte le trasformazioni reali sono irreversibili, perché generano

 entropia e lasciano una traccia nel sistema isolato (sistema +

ambiente).

In un sistema isolato, l’entropia totale non può diminuire:

 ΔSSI = Sgen ≥ 0

Se si volesse invertire una trasformazione irreversibile, si otterrebbe

 ΔSSI<0, che viola il secondo principio.

Il grado di irreversibilità di una trasformazione dipende dalla

 quantità di entropia generata: più è alta, più il processo è

irreversibile.

Una trasformazione reversibile è un limite ideale, in cui la

 generazione di entropia è nulla (ΔSSI=0) e il processo può avvenire in

entrambi i sensi senza lasciare tracce.

Anche se un sistema può localmente diminuire la propria entropia,

 l’ambiente la compensa, così che l’entropia totale dell’universo

(sistema + ambiente) aumenta sempre (o resta costante nei casi

ideali).

3) Verso spontaneo di una trasformazione

Il Secondo Principio della Termodinamica stabilisce il verso

spontaneo delle trasformazioni:

il calore fluisce sempre dal corpo più caldo a quello più freddo, mai

il contrario.

Per analizzare questi scambi si introducono due modelli ideali:

SET (Serbatoio di Energia Termica): può fornire o assorbire calore

 mantenendo temperatura costante e senza generare entropia.

SEM (Serbatoio di Energia Meccanica): può fornire o assorbire

 lavoro senza scambi di calore e senza generare entropia.

Se due SET a temperature diverse (TA > TB) scambiano calore, l’entropia

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