Alcuni chiarimenti sulla termodinamica?

[andrea92]

Ciao a tutti,
stavo leggendo un capitolo sulla termodinamica e mi sono imbattuto in certe frasi che non sono riuscito a capire (spero mi possiate aiutare):

1) "Pertanto il simbolo ΔH indica la quantità di calore che un sistema scambia con l'esterno durante una sua trasformazione che avviene a pressione costante, e durante la quale il lavoro può essere soltanto di tipo PV" (così recita il libro)
Ora la mia domanda è: in che senso il lavoro può essere solo PV? Il lavoro PV non è quello che compiono i gas espandendosi o venendo compressi (ma se fosse così dovrebbero avere H solo le specie gassose e non è così). Quindi che cosa s'intende per lavoro di tipo PV (so che è pressione x volume)?


2) nel principio di Boltzmann S= k x ln W che c'entra un simbolo matematico come il logaritmo naturale?

So che possono sembrare domande stupide ma io non ne vengo fuori...grazie a chi mi chiarisce...

[quimico]

a parte che secondo me andrebbe in chimica fisica, visto che c'è sezione apposta

una reazione chimica può, se condotta opportunamente, produrre lavoro meccanico o elettrico.
può esistere oltre a questi una forma di lavoro che il sistema deve necessariamente scambiare con l'ambiente nel corso della trasformazione: lavoro di espansione (positivo) o compressione (negativo) che il sistema compie o subisce a causa della pressione dell'ambiente. questo lavoro viene analiticamente espresso dalla relazione:

L = - PΔV

dove P è la pressione dell'ambiente e ΔV = Vf - Vi è la variazione di volume del sistema durante la reazione

poiché il I° principio della termodinamica dice che l'energia in una qualsiasi trasformazione fisica o chimica non può essere né create né distrutta ma può solo essere convertita da una forma in un'altra oppure trasferita da un sistema ad un altro si ricava che

ΔU = Q - PΔV

le reazioni possono essere condotte in condizioni sperimentali diverse ma come spesso accade nella realtà pratica siamo a T e P costanti; quindi

ΔU = Qp - PΔV (pressione è mantenuta costante)

da cui

Qp = ΔU + PΔV

Qp è il calore di reazione misurato a pressione costante.

la somma (ΔU + PΔV) corrisponde alla variazione di una nuova funzione di stato del sistema chiamata entalpia e indicata con H.

Qp è una funzione di stato e corrisponde a ΔH.

ΔH = ΔU + PΔV

e per la legge generale dei gas

PΔV = ΔnRT

si ha quindi

ΔH = ΔU + ΔnRT

di norma si esprimono sempre per la fase gas i dati termodinamici/ termochimici.

passiamo ora al caro defunto Boltzmann:
quale sarebbe il simbolo matematico? x forse? credo sia semplicemente un segno di moltiplicazione
poiché l'entropia S è espressa come

S = k lnW

k = costante di Stefan-Boltzmann o semplicemente di Boltzmann (1.380 6504(24) × 10−23 J/K)
W = numero di di microstati differenti che contribuiscono ad uno stesso macrostato; tanto più grande è W tanto più il macrostato è disordinato e probabile.

altro?

[Rusty]

Discussione spostata in Chimica Fisica come giustamente suggerito da quimico.
Vi prego di postare sempre nella sezione più appropriata o quella che più si avvicina alla vostra richiesta.

Grazie

[andrea92]

No il logaritmo naturale...è strano lo so (magari è stupido per chi lo sa) ma cosa c'entra il logaritmo naturale con la termodinamica?
Comunque scusate per l'aver postato in una sezione sbagliata (è solo che non sapevo che la termodinamica andasse meglio nella sezione chimica fisica..ehe scusate)

[Rusty]

Scusate se mi intrometto, ma come sarebbe cosa c'entra!?
Il logaritmo naturale è usato dappertutto, in tutte le scienze soprattutto fisiche chimiche, in quanto i fenomeni naturali rispondono il più delle volte con curve esponenziali o combinazioni lineari di queste.
Tantissime leggi fisiche (se non quasi tutte) seguono la legge esponenziale, gli esempi si sprecano... vedi la carica/scarica di un condensatore, la risposta in frequenza di un qualsiasi sistema lineare e non lineare, che è descritta da "modi" sempre esponenziali, le trasformate di Laplace e Fourier, TUTTE le funzioni periodiche espresse come esponenziali complessi (compresi i semplici seno/coseno), ecc... insomma tutta la matematica che spiega la stragrande maggioranza dei fenomeni naturali è basata all'uso dell'esponenziale.
Quindi il logaritmo naturale, penso ti renda conto, è l'operazione naturale e obbligatoria per invertire equazioni di tipo esponenziale.

Insomma, tutta la fisica che conosco sia applicata ai dispositivi elettronici (nel mio campo) sia applicata al resto, segue sempre leggi esponenziali.

p.s. per esponenziale io intendo il numero di nepero (e) ,o exp(.) come si trova spesso scritto. Il logaritmo naturale ln (la n in realtà sta per Napier e non per Naturale, ma è lo stesso) è la sua operazione inversa: tutto qui

[quimico]

spero di esserti stato utile almeno per la prima domanda
non per sembrare scassacazzi ma un grazie non sarebbe sgradito

quoto in toto Rusty sul discorso del logaritmo di Napier e non naturale. non capisco perché usare un nome sbagliato, ovvero logaritmo naturale. vaaa beh.

[andrea92]

Ma va che scassacazzi hai ragione, ma io aspettavo la fine della discussione per dirti grazie, quando tutto m'era stato chiarito però sinceramente devo dire che non capisco perché subito reagire così... comunque siete stati davvero entrambi gentili anche perché tante cose che a voi paiono scontate per me non lo sono e avete perso il vostro tempo per spiegarmele...
buona serata a tutti

[lukaroma92]

Posso darti alcune delucidazioni sulla seconda domanda. Il logaritmo naturale che compare nell'equazione dell'entropia "statistica" può essere spiegato così: la S totale è data dalla somma Sa + Sb mentre W totale è dato dal prodotto di W1 * W2, perciò la connessione tra i due deve essere di tipo logaritmico. In più probabilmente viene fuori anche dal fatto che di W se ne considera il massimo che viene cercato ponendo d (lnW) = 0, in cui compare appunto il logaritmo. Spero di esserti stato di aiuto

[Beefcotto87]

Luca, è inutile riprendere vecchi thread per rispondere a utenti che nemmeno ci sono più, solo per far aumentare i tuoi, di messaggi! Vediamo di smetterla, ok?

[lukaroma92]

ok scusa non ci avevo proprio pensato!