La Fisica del calore – Pagina 24 – Domanda 2

DOMANDA (studente) – Mi è sorto un dubbio. La soluzione da lei proposta considera le variabili di stato T e p. Volevo innanzitutto chiedere come mai siano state scelte proprio queste due variabili, e non un’altra coppia (p,V) oppure (T,V). La soluzione sembra infatti dipendere da questa scelta.
Io avrei risposto facendo riferimento al lavoro/calore scambiato durante la trasfomazione:
– isobara e isoterma necessitano di uno scambio di calore (per il primo principio della termodinamica) e quindi di avvenire lentamente (devono quindi essere necessariamente reversibili);
– isocore e adiabatica, per motivi diversi (la prima non effettua lavoro, la seconda per il concetto stesso di trasformazione adiabatica), non scambiano calore con l’esterno (quindi possono avvenire lentamente – reversibili – ma anche rapidamente
– irreversibili).
Non capisco se le due soluzioni siano modi diversi di esprimere la stessa cosa, o se ci sia qualche errore nel mio ragionamento.

RISPOSTA – Non si tratta di scegliere una coppia di variabili (p,T piuttosto che T,V): ho scelto la pressione per riferirmi alle isobare, e la temperatura per riferirmi alle isoterme.
Per il resto, devo ripetermi. “Isoterma” significa temperatura uguale in ogni successivo istante: il fatto stesso di parlare di “temperatura del sistema” senza specificare a quale punto del sistema ci si riferisce, significa che la temperatura è la stessa dappertuttto, e quindi si fa riferimento a una successione di stati di equilibrio = trasformazione reversibile.
Idem per le isobare, sostituendo la parola “pressione” alla parola “temperatura”.
È per questo che le isobare e la isoterme sono necessariamente reversibili: lo scambio di calore di cui lei parla potrebbe in realtà avvenire anche in modo non quasistatico, e dunque non reversibile.
Isocora e adiabatica possono invece non essere reversibili: il fatto che il volume non cambi e che non ci siano scambi di calore non implica in alcun modo che la trasformazione debba essere così lenta da potersi approssimare come reversibile.

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