1. Energia e le sue forme:
* Energia: La capacità di lavorare o produrre calore. Esiste in varie forme, tra cui:
* Energia interna (u): L'energia totale immagazzinata all'interno di un sistema. Tiene conto dell'energia cinetica delle molecole (movimento) e dell'energia potenziale (dovuta alle forze tra molecole).
* calore (Q): Il trasferimento di energia termica tra oggetti a temperature diverse.
* Work (W): Energia trasferita da una forza che agisce a distanza.
* Prima legge della termodinamica: L'energia non può essere creata o distrutta, trasformata solo da una forma all'altra. In termini matematici:ΔU =Q - W
* ΔU è il cambiamento nell'energia interna.
* Q è il calore aggiunto al sistema.
* W è il lavoro svolto dal sistema.
2. Temperatura e trasferimento di calore:
* Temperatura: Una misura dell'energia cinetica media delle particelle in una sostanza. È un modo per quantificare "calore" o "freddezza".
* Trasferimento di calore: Il movimento dell'energia termica da un oggetto più caldo a uno più freddo. I meccanismi primari sono:
* Conduzione: Trasferimento di calore tramite contatto diretto tra gli oggetti.
* Convezione: Trasferimento di calore attraverso il movimento dei fluidi (liquidi e gas).
* Radiazione: Trasferimento di calore attraverso onde elettromagnetiche (come la luce solare).
3. Stati di materia e cambiamenti di fase:
* stati della materia: Solidi, liquidi e gas sono definiti dalla loro disposizione e movimento molecolare.
* Cambiamenti di fase: Transizioni tra stati della materia, che richiedono input di energia o rilascio:
* fusione: Da solido a liquido (richiede input di energia).
* Freezing: Liquido a solido (rilascia energia).
* vaporizzazione/bolleggio: Liquido a gas (richiede ingresso energetico).
* Condensazione: Gas in liquido (rilascia energia).
* sublimazione: Solido a gas (richiede input energetici).
* Deposizione: Gas a solido (rilascia energia).
4. Entropia e la seconda legge della termodinamica:
* entropia (s): Una misura di disturbo o casualità in un sistema. L'entropia aumenta sempre in un sistema isolato.
* Seconda legge della termodinamica: In qualsiasi processo spontaneo, l'entropia totale dell'universo aumenta sempre. Ciò significa che i sistemi tendono a muoversi verso uno stato più disordinato.
5. Entalpy (H) e Gibbs Free Energy (G):
* Entalpy: Una misura dell'energia totale di un sistema, compresa l'energia interna e l'energia associata a pressione e volume.
* Gibbs Free Energy: Un potenziale termodinamico che combina entalpia e entropia, che prevede la spontaneità di un processo.
6. Concetti chiave:
* Sistema: La parte dell'universo studiato.
* dintorni: Tutto al di fuori del sistema.
* Variabili di stato: Proprietà che descrivono lo stato di un sistema (ad es. Pressione, volume, temperatura).
* Equilibrio: Uno stato in cui il sistema non è in fase di modifica netta.
Applicazioni pratiche:
La termodinamica è fondamentale per molti campi, tra cui:
* Ingegneria: Progettazione di motori, centrali elettriche e sistemi di refrigerazione.
* Chimica: Comprensione delle reazioni chimiche e dei loro cambiamenti di energia.
* Biologia: Studiare come gli organismi viventi utilizzano energia.
* Scienza del clima: Prevedere gli effetti del riscaldamento globale e di altri cambiamenti climatici.
Punti chiave da ricordare:
* La termodinamica si occupa di trasferimento di energia e trasformazione.
* Le leggi della termodinamica sono fondamentali per capire come funziona l'universo.
* La termodinamica ha molte applicazioni pratiche in vari campi.
