La Fisica del calore – Pagina 44 – Punto 1

DOMANDA (studente) – Non mi è chiaro un aspetto del calore molare: essendo l’energia interna una funzione di stato, abbiamo definito la variazione di energia, nelle trasformazioni a pressione e volume costante, come la differenza tra stato iniziale e finale; siccome nelle trasformazioni isobora e isocora quello che varia è la temperatura calcoliamo q = nCVΔT e q = nCpΔT. Perché invece nella trasformazione adiabatica reversibile, dove né la pressione né il volume sono costanti, si calcola q = nCVΔT?

RISPOSTA – A me invece non è per nulla chiara la domanda. Parliamo di calore o di energia interna? Di calore, mi sembra: ma perché allora quel richiamo iniziale all’energia interna? Tra l’altro, il fatto che la variazione di energia (in qualsiasi trasformazione, non solo nelle isobare e isocore) sia “la differenza tra stato iniziale finale” (parole sue) non è una nostra definizione, ma semplicemente la stessa cosa detta in due modi diversi. Le chiedo: come è possibile che in una adiabatica risulti q diverso da zero (sua ultima formula)? Non è che si stia appoggiando a qualche testo strano? Se si rifa al mio testo, dove trova quel discorso?

DOMANDA – In effetti capisco l’imprecisione della domanda! Per quanto riguarda l’energia interna, a torto o ragione, ho inteso che la determinazione del calore scambiato con una sorgente esterna fosse espresso da una formula semplice (lineare e non integrale). Per quanto riguarda la trasformazione adiabatica è ovviamente q = 0 quello scambiato con la sorgente esterna ed è l’energia interna (non il calore poichè non c’è nessun scambio di energia cinetica) che viene trasformata in lavoro.
Quello che non capivo, sempre se quello che ho capito fino ad ora è corretto, è che (sommando probabilmente legno con acqua) come mai il lavoro prodotto dalla trasformazione adiabatica reversibile sia = -nCVΔT, pur essendo il volume non costante?
Spero di essere stato almeno un poco piu chiaro!

RISPOSTA -Il primo principio della termodinamica ci assicura che in una trasformazione adiabatica (non importa se reversibile o non) il lavoro compiuto corrisponde all’incremento dell’energia interna preso col segno meno (corrisponde cioè a U1-U2, se 1 è lo stato iniziale e 2 lo stato finale). Ciò spiega già tutto, visto che in una qualsiasi trasformazione termodinamica risulta (per un gas perfetto, attenzione)
U2 – U1 = nCV (T2 – T1). Ma poi, perché nella prima domanda parlava di calore ‘molare’?

RISPOSTA – Perché non capivo come mai si utilizzava il calore molare a volume costante (CV) quando nella trasformazione adiabatica il volume non era costante! Spiegazione che ora mi ha dato!

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