La Fisica del calore – Pagina 102 – Punto 10

DOMANDA (studente) – Non capisco per quale motivo una trasformazione isocora non sia reversibile, cioè ad esempio, in una pentola a pressione scaldanto l’acqua al suo interno aumenterà la pressione essendo il volume costante. Se spengo la fiamma l’acqua si raffredda e la pressione diminuisce… Sembrerebbe reversibile…

RISPOSTA – Una trasformazione reversibile è, per definizione, una trasformazione immaginaria costituita da una successione di stati di equilibrio (noti la contraddizione in termini: se c’è equilibrio non c’è trasformazione, e viceversa. Non per niente si parla di una trasformazione purante immaginaria). In realtà una isocora può essere, almeno in teoria, sia irreversibile che reversibile (mentre un’isoterma è sempre reversibile, per il fatto stesso che parlare di temperatura costante significa che in ogni istante tutto il sistema è alla stessa temperatura, e cioè in uno stato di equilibrio). Il fatto che l’acqua possa essere riportata allo stato fisico iniziale non significa che la trasformazione subita durante la fase di riscaldamento sia reversibile. Sarebbe reversibile se proiettando il film della trasformazione all’incontrario, vedessimo qualcosa di fisicamente possibile. Ma il film ci mostrerebbe tutta una serie di fatti impossibili, per esempio tutti gli scambi termici: la massa liquida che si raffredda cedendo calore alla fiamma esterna, più calda… e, all’interno della massa liquida, il calore che si sposta dall’acqua più fredda a quella più calda… ecc. ecc.

DOMANDA – Mi è sorto un dubbio… Se nella pentola a pressione metto del ghiaccio, la trasformazione del ghiaccio in acqua avviene a temperatura costante, pertanto se una volta che il ghiaccio si è  trasformato tutto in acqua, spengo il fuoco… La trasformazione non è più reversibile… Ha senso?

RISPOSTA – Il fatto stesso che la trasformazione si verifichi, e cioè che si sia una trasformazione, le dice che gli stati intermedi non sono stati di equilibrio, e che quindi la trasformazione non è reversibile. Se il ghiaccio fonde è perché riceve calore dall’acqua, e se riceve calore vuol dire che l’acqua è più calda del ghiaccio: se lei proietta il film all’incontrario vede che, al contatto tra un corpo più caldo (l’acqua) e un corpo più freddo (il ghiaccio) l’acqua diventa ancora più calda mentre il pezzo di ghiaccio anziché fondere aumenta di volume… e dunque vede che anche le leggi della fisica funzionano all’incontrario!

 

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