Sistemi Termodinamici: Definizione, Tipologie e Coordinate Termodinamiche

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Se invece ti trovi meglio a leggere ecco tutto ciò che devi sapere sui sistemi termodinamici.

Sistemi termodinamici:

Scopri cosa sono i sistemi termodinamici, le loro tipologie e le coordinate termodinamiche spiegate in modo chiaro con esempi pratici.

La termodinamica è la branca della fisica che studia gli scambi di energia tra sistemi e ambiente.

Il suo compito principale è analizzare il bilancio energetico complessivo di un processo fisico, descrivendo le trasformazioni che un sistema può subire e gli scambi di energia con ciò che lo circonda.

Cos’è un Sistema Termodinamico

Un sistema termodinamico è una porzione delimitata dell’universo fisico che scegliamo di osservare e analizzare. Può essere costituito da un numero elevatissimo di particelle, dell’ordine del Numero di Avogadro (6.022 × 10²³).

Ad esempio, possiamo considerare la tua stanza come sistema, mentre l’ambiente è tutto ciò che si trova al di fuori, come ciò che vedi dalla finestra.

In termodinamica non interessa lo stato di moto delle singole particelle, ma le trasformazioni globali del sistema e gli scambi energetici con l’ambiente esterno.

Sistema + Ambiente = Universo Termodinamico

Ogni sistema termodinamico può interagire con l’ambiente che lo circonda.

L’insieme formato da sistema e ambiente prende il nome di universo termodinamico.

Tipologie di Sistemi Termodinamici

• Sistema Aperto

  Un sistema aperto può scambiare sia energia (calore e lavoro) sia materia con l’ambiente esterno.

  Esempio: una pentola d’acqua che bolle senza coperchio — scambia calore con l’esterno e lascia uscire vapore (materia).

  
  

• Sistema Chiuso

  Un sistema chiuso può scambiare energia, ma non materia con l’ambiente.

  Esempio: una bottiglia d’acqua chiusa esposta al sole — assorbe calore (energia), ma non entra o esce materia.

  
  
  
  

• Sistema Isolato

  Un sistema isolato non scambia né energia né materia con l’ambiente esterno.

  Esempio: un thermos perfettamente isolato (idealmente) — mantiene costanti le sue condizioni interne.

Coordinate Termodinamiche

Le coordinate termodinamiche sono grandezze che servono a descrivere lo stato di un sistema (come pressione, volume, temperatura, energia interna, ecc.).

• Coordinate Indipendenti: Sono grandezze che possono variare senza influenzare le altre. Esempio: la temperatura può cambiare indipendentemente dalla massa del sistema (entro certi limiti).

• Coordinate Dipendenti: Sono grandezze che cambiano quando varia un’altra variabile. Esempio: la pressione di un gas dipende dalla temperatura e dal volume.

• Grandezze Estensive: Dipendono dalle dimensioni del sistema. Esempio: massa, volume, energia interna.

• Grandezze Intensive: Non dipendono dalle dimensioni del sistema. Esempio: temperatura, pressione, densità.

Conclusione

I sistemi termodinamici rappresentano il punto di partenza per comprendere tutti i processi della termodinamica: dalle leggi fondamentali fino ai principi di conservazione dell’energia. Capire le loro caratteristiche e le differenze tra sistemi aperti, chiusi e isolati è essenziale per proseguire nello studio della fisica universitaria.

Buono studio!