La seconda legge della termodinamica e il concetto di entropia
Aprile 18, 2024Un calcolo per la dimostrazione quantitativa della seconda legge della termodinamica
Date le seguenti quantità note
La quantità di calore trasferito è di ( Q ): 100 joule (J).
La temperatura del corpo caldo è di ( T_{\text{calda}} ): 350 kelvin (K).
La temperatura del corpo freddo è di ( T_{\text{fredda}} ): 300 kelvin (K).
Calcoliamo la variazione di entropia per il corpo caldo
Poiché il corpo caldo perde calore, la sua entropia diminuisce.
La variazione di entropia ( \Delta S_{\text{caldo}} ) si calcola dividendo la quantità di calore trasferito per la temperatura del corpo caldo:
\Delta S_{\text{caldo}} = -\frac{Q}{T_{\text{calda}}} = -\frac{100\ J}{350\ K}
Questo risultato è in joule per kelvin (J/K).
Calcoliamo la variazione di entropia per il corpo freddo
Poiché il corpo freddo guadagna calore, la sua entropia aumenta.
La variazione di entropia ( \Delta S_{\text{freddo}} ) si calcola dividendo la quantità di calore trasferito per la temperatura del corpo freddo:
\Delta S_{\text{freddo}} = \frac{Q}{T_{\text{fredda}}} = \frac{100\ J}{300\ K}
Anche questo risultato è in J/K.
Infine, calcoliamo la variazione totale di entropia del sistema
La variazione totale di entropia ( \Delta S_{\text{totale}} ) è la somma delle variazioni di entropia dei due corpi:
\Delta S_{\text{totale}} = \Delta S_{\text{caldo}} + \Delta S_{\text{freddo}}
Sommando ( -0.286 ) J/K (corpo caldo) e ( +0.333 ) J/K (corpo freddo), otteniamo:
\Delta S_{\text{totale}} = -0.286\ J/K + 0.333\ J/K .
Il risultato finale
\Delta S_{\text{totale}} indica l’aumento dell’entropia totale del sistema, che in questo caso è ( +0.048 ) J/K.
I calcoli appena eseguiti, dimostrano quantitativamente la seconda legge della termodinamica.
Conclusione
Nell’articolo abbiamo utilizzato il concetto di entropia per dimostrare quantitativamente la seconda legge della termodinamica secondo la quale l’entropia totale del sistema aumenta come risultato del trasferimento di calore dal corpo caldo al corpo freddo. Purtroppo, sono soltanto due pagine, ma spero siano abbastanza chiare e vi aiutino a comprendere il concetto di entropia e la seconda legge della termodinamica.
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