Cosa sono i sistemi termodinamici?
Lo studio termodinamico puramente fenomenologico descrive i sistemi fisici con un numero limitato di parametri, misurabili macroscopicamente, tra i quali sussistono relazioni determinabili sperimentalmente.
Il nome termodinamica deriva dalle parole greche thermon = calore e dinamis = forza; è una branca della fisica interessata ai fenomeni nei quali avvengono scambi di calore tra un sistema e l’ambiente circostante. In particolare, la termodinamica si occupa delle trasformazioni del calore in lavoro e viceversa; più in generale delle reciproche trasformazioni tra le varie forme di energia in sistemi interagenti tra loro.
Possiamo definire un sistema termodinamico come una porzione del mondo che è oggetto della nostra osservazione, del quale studiamo le proprietà fisiche macroscopiche come la pressione, la temperatura, il volume e le relative variazioni nel tempo.
Tipi di sistemi termodinamici.
Ogni sistema può interagire o meno con l’ambiente circostante; sistema e ambiente costituiscono un tutt’uno: universo termodinamico. Il sistema può interagire con l’ambiente, scambiando con esso materia ed energia, solo energia o non interagire affatto con esso. A seconda delle mutue interazioni energetiche e caloriche con l’ambiente esterno, possiamo fornire la seguente classificazione.
Sistema aperto: quando ci sono scambi di energia e materia tra il sistema e l’ambiente. Lacqua che bolle in pentola costituisce un valido esempio di tale struttura; il vapore è acqua che abbandona il sistema, disperdendosi nell’ambiente.
Sistema chiuso: quando tra il sistema e l’ambiente non vi è scambio di materia, ma solo di energia; un termosifone che disperde calore nell’ambiente senza che l’acqua calda al suo interno possa uscire.
Sistema isolato: quando non sussistono scambi, né di energia, né di materia.
La temperatura.
In fisica è una delle grandezze scalari più importanti della termodinamica, il cui scopo è individuare l’equilibrio termico tra due o più corpi. La misurazione avviene mediante confronto con un fenomeno fisico prefissato attraverso il quale è possibile definire una scala termometrica.
Come si misura la temperatura? Con un termometro!
Il termometro a dispetto di quanto comunemente si pensi, non misura direttamente la temperatura di un corpo con cui è in contatto, ma la variazione dell’altezza della colonnina di mercurio; esso infatti con il calore si espande, aumentando il proprio volume. Un corpo che aumenta di temperatura, aumenta anche di volume: questo fenomeno si chiama dilatazione termica.