termodinamico

La termodinamica è la branca della fisica che studia le trasformazioni energetiche che accompagnano variazioni di stato in sistemi fisici o chimici. Si occupa di calore, lavoro, temperatura, pressione e volume, e di come tali grandezze si relazionano nelle trasformazioni di energia. I sistemi termodinamici sono descritti da proprietà di stato come temperatura, pressione e volume, e da grandezze estensive quali energia interna, entalpia ed entropia.

Le leggi fondamentali forniscono una cornice universale per prevedere l’evoluzione dei processi. Lo Zeroth stabilisce la definizione di temperatura tramite equilibrio termico. La prima legge, o principio di conservazione dell’energia, esprime ΔU = Q − W: l’energia interna cambia per calore trasferito meno lavoro compiuto dal sistema. La seconda legge introduce la direzione delle trasformazioni e l’entropia, affermando che per processi reali l’entropia tende ad aumentare e che i processi reversibili rappresentano limiti di efficienza. La terza legge afferma che l’entropia di un cristallo perfetto a zero assoluto è nulla.

Concetti chiave includono le grandezze energetiche, le funzioni di stato come l’entalpia e l’energia libera, e il ruolo dell’entropia come misura di disordine e irreversibilità. I processi termodinamici si classificano in isoterma, isobara, isocora e adiabatica; i cicli termodinamici, come quello di Carnot, delineano limiti teorici di efficienza. Nei motori termici, l’energia termica viene trasformata in lavoro, mentre frigoriferi e pompe di calore impiegano lavoro esterno per spostare calore controgradiente.

Le applicazioni della termodinamica spaziano dall’ingegneria energetica e meccanica all’industria chimica, climatizzazione, automazione e ambiente, fornendo strumenti per progettare impianti, ottimizzare cicli e valutare prestazioni energetiche.