Entropia e termodinamica

• Cos'è un sistema termodinamico?

  Una porzione di universo
• Qual è la differenza tra un sistema aperto e un sistema chiuso?

  Un sistema aperto scambia energia e materia, un sistema chiuso scambia solo energia
• Quali sono le variabili termodinamiche principali?

  Temperatura (T), pressione (p), volume (V)
• Quando un sistema è in equilibrio termodinamico?

  Quando le variabili termodinamiche sono costanti nel tempo
• Qual è l'equazione di stato dei gas perfetti?

  $pV =$$nRT$
• Cosa caratterizza una trasformazione reversibile?

  Avviene attraverso stati di equilibrio e in assenza di forze dissipative
• Qual è il primo principio della termodinamica?

  $\Delta U =$$Q - W$
• Cosa indica un valore positivo di Q in termodinamica?

  Calore assorbito dal sistema
• Qual è l'enunciato di Clausius del secondo principio della termodinamica?

  È impossibile che l'unico risultato di una trasformazione sia far passare calore da un corpo più freddo a uno più caldo
• Cosa afferma l'enunciato di Kelvin del secondo principio della termodinamica?

  È impossibile realizzare un sistema che converta integralmente il calore estratto da una sola sorgente in lavoro
• Cosa è una macchina termica?

  Un congegno in cui una sostanza esegue trasformazioni cicliche
• Qual è il rendimento di una macchina termica?

  $\eta =$$\frac{L}{Q_1}$
• Cosa afferma il teorema di Carnot?

  Tutte le macchine reversibili che lavorano fra le stesse sorgenti hanno eguale rendimento
• Qual è il rendimento di una macchina di Carnot che lavora con gas ideali?

  $\eta =$$1 - \frac{T_2}{T_1}$
• Quali sono i tre tipi di equilibrio termodinamico?

  • Equilibrio meccanico: equilibrio di forze e momenti
  • Equilibrio chimico: non avvengono reazioni chimiche o trasferimenti di componenti
  • Equilibrio termico: la temperatura è costante ovunque nel sistema
• Quali sono le caratteristiche di una trasformazione irreversibile?

  • Avviene attraverso stati di non equilibrio
  • Include l'azione di forze dissipative
  • Implica alterazioni permanenti
• Quali sono le convenzioni sui segni di calore e lavoro nel primo principio della termodinamica?

  • Calore assorbito dal sistema: > 0
  • Calore ceduto dal sistema: < 0
  • Lavoro ricevuto dal sistema: < 0
  • Lavoro fatto dal sistema: > 0
• Quali sono le differenze tra una macchina termica e una macchina frigogena?

  • Macchina termica: assorbe calore da sorgenti e produce lavoro
  • Macchina frigogena: richiede lavoro esterno per assorbire calore da sorgenti fredde e cederlo a sorgenti calde
• Quali sono le condizioni per un ciclo reversibile?

  • Scambia Q1 con la sorgente a T1 e Q2 con la sorgente fredda a T2 < T1
  • Produce il lavoro L
  • Alla fine del ciclo, la sostanza viene riportata allo stato iniziale
• Qual è il significato del teorema di Claus?

  • Per n=2 sorgenti e un ciclo reversibile, $\frac{Q_1}{T_1} - \frac{Q_2}{T_2} =$$0$
  • Questo implica che $\sum \frac{Q}{T} =$$0$ per un ciclo reversibile
• Qual è la condizione finale di una sostanza in una macchina termica dopo un ciclo?

  Viene riportata allo stato iniziale
• Qual è la formula del rendimento di una macchina termica?

  $\eta =$$\frac{L}{Q_1}$
• Qual è il range di valori possibili per il rendimento di una macchina termica?

  $0 \leq \eta < 1$
• Qual è il teorema di Carnot?

  Tutte le macchine reversibili hanno lo stesso rendimento
• Perché il rendimento di una macchina reversibile è massimo?

  Perché nessuna macchina può avere un rendimento maggiore
• Qual è la formula del rendimento di una macchina di Carnot?

  $\eta =$$1 - \frac{T_2}{T_1}$
• Cosa afferma il teorema di Clausius per una macchina reversibile?

  $\sum_{i=1}^n \frac{Q_i}{T_i} =$$0$
• In quali unità di misura si misura l'entropia?

  J / K
• Perché l'entropia è considerata una funzione di stato?

  Perché dipende solo dallo stato iniziale e finale
• Qual è la formula per calcolare la variazione di entropia?

  $\Delta S =$$\int \frac{dQ}{T}$
• Cosa succede all'entropia in una trasformazione adiabatica reversibile?

  $\Delta S =$$0$
• Qual è l'entropia di Bekenstein-Hawking?

  L'entropia di un buco nero proporzionale all'area dell'orizzonte degli eventi
• Perché l'entropia di un sistema termicamente isolato non può diminuire?

  Perché $\Delta S \geq 0$
• Cosa misura l'entropia di un macrostato?

  Il numero di microstati compatibili
• Perché l'entropia aumenta nelle trasformazioni spontanee?

  Perché il sistema evolve verso il microstato più probabile
• Qual è la formula per calcolare il lavoro di espansione in un ciclo isotermo?

  $L =$$nRT \ln \frac{V_2}{V_1}$
• Cosa succede all'entropia in una trasformazione ciclica?

  $\Delta S =$$0$
• Qual è la formula per calcolare la variazione di entropia in una trasformazione isoterma?

  $\Delta S =$$\frac{Q}{T}$
• Perché l'entropia è una grandezza estensiva?

  Perché dipende dalla quantità di materia
• Qual è la formula per calcolare la variazione di entropia in una trasformazione isocora?

  $\Delta S =$$n c_v \ln \frac{T_2}{T_1}$