Ma l'entropia

[misterx]

mi permette di quantificare quanto è reversibile o meno una "reazione" o una azione o etc... ?

quindi:
se entropia = 0 (reversibile)
se entropia != 0 (irreversibile) ?

[thotgor]

Teoricamente la trattazione termodinamica di entropia sarebbe valida solo per sistemi reversibili...

ci dice che il calore scambiato reversibilmente sulla temperatura è uguale alla funzione di stato entropia...nel caso in cui il calore non sia scambiato reversibilmente si può dimostrare che il l'entropia è maggiore di quel rapporto...
in un sistema isolato l'entropia può solo aumentare, o al limite essere uguale a zero.

[fabio80]

mi permette di quantificare quanto è reversibile o meno una "reazione" o una azione o etc... ?

quindi:
se entropia = 0 (reversibile)
se entropia != 0 (irreversibile) ?


il mio prof di sistemi energetici aveva dato una spiegazione molto terra terra di entropia: "misura del grado di sputtanamento energetico di un sistema termodinamico"

:O

[misterx]

Teoricamente la trattazione termodinamica di entropia sarebbe valida solo per sistemi reversibili...

ci dice che il calore scambiato reversibilmente sulla temperatura è uguale alla funzione di stato entropia...nel caso in cui il calore non sia scambiato reversibilmente si può dimostrare che il l'entropia è maggiore di quel rapporto...
in un sistema isolato l'entropia può solo aumentare, o al limite essere uguale a zero.


scusa ma non ho capito molto di quanto dici :stordita:

[misterx]

il mio prof di sistemi energetici aveva dato una spiegazione molto terra terra di entropia: "misura del grado di sputtanamento energetico di un sistema termodinamico"

:O


quindi è una misura di reversibilità ?

[fsdfdsddijsdfsdfo]

quindi è una misura di reversibilità ?
considera l'entropia come la misura dell'uso delle energie potenziali.

[misterx]

considera l'entropia come la misura dell'uso delle energie potenziali.


ci sono quasi ma, puoi spiegarti meglio ? :)

[Lucrezio]

Allora. Molto terra a terra, l'entropia è una misura del "disordine" di un sistema.
L'aumento dell'entropia dell'universo è un criterio di spontaneità, in quanto si può dimostrare (si trova anche sui libri per liceo) che, essendo l'universo un sistema isolato, S(B)>=S(A) (dove B è uno stato successivo ad A) e l'uguale vale solo per trasformazioni reversibili. Vedila con un esempio:
Hai una goccia di inchiostro che cade in un bicchiere d'acqua.
Se dividi il bicchiere in cellette della dimensione della goccia, all'inizio hai che tutte le molecole d'inchiostro stanno in una celletta, ovvero il tuo sistema si può descrivere come un unico microstato (situazione ordinata).
Dopo diffusione, l'inchiostro è sparso ovunque! Ovvero, per descriverlo è necessario invocare un numero enorme di possibili configurazioni microscopiche.
L'entropia è direttamente proporzionale al logaritmo dei microstati... quindi la seconda situazione è - come viene ovvio aspettarsi - termodinamicamente favorita

[misterx]

Allora. Molto terra a terra, l'entropia è una misura del "disordine" di un sistema.

ok, fino a qui è chiarissimo, ma a che serve, in pratica, conoscere questa proprietà ?

[Lucrezio]

ok, fino a qui è chiarissimo, ma a che serve, in pratica, conoscere questa proprietà ?
Ti serve a determinare l'evoluzione di un sistema - ad esempio a vedere in che direzione va una reazione chimica!
Se ad esempio hai un equilibrio del tipo
Fe2O3 + 3Al ---> Al2O3 + Fe
Sapere che scritto in questa direzione provoca un aumento dell'entropia dell'universo ti dà una garanzia della sua spontaneità

[misterx]

Ti serve a determinare l'evoluzione di un sistema - ad esempio a vedere in che direzione va una reazione chimica!
Se ad esempio hai un equilibrio del tipo
Fe2O3 + 3Al ---> Al2O3 + Fe
Sapere che scritto in questa direzione provoca un aumento dell'entropia dell'universo ti dà una garanzia della sua spontaneità


magari un esempio meno orientato alla chimica, mi serve per fisica

Hai un esempio che si adatti ad un motore a combustione interna ?

p.s.
non vorrei che sia un termine abusato e che dipenda fortemente dal settore di cui si sta parlando. Anche in informatica si usa il termine entropia, e viene usato ad esempio per misurare con quale ordine/disordine vengonon digitati dei caratteri da tastiera. Vai a capirne il significato però.

[CioKKoBaMBuZzo]

a me per spiegarla molto grossolanamente hanno detto che è come se avessi un mazzo di 4 carte messe in ordine. dopo che si mescolano, le probabilità che il mazzo venga ancora ordinato sono di una su 24. quindi ad esempio è più probabile che tutta l'aria all'interno di questa stanza rimanga dentro, piuttosto che se ne vada fuori dal buco della serratura tutta insieme. però bho mi ha lasciato un pò perplesso sta spiegazione, perchè se è vero che lo stato in cui le molecole dell'aria rimangano nella stanza è più probabile di quello in cui se ne vanno tutte fuori, non è anche vero che se potessi registrare lo stato delle molecole in un istante, questo particolare stato avrebbe avuto un'uguale probabilità di verificarsi di quello in cui se ne vanno tutte dal buco della serratura?

[fsdfdsddijsdfsdfo]

magari un esempio meno orientato alla chimica, mi serve per fisica

Hai un esempio che si adatti ad un motore a combustione interna ?


qui l'energia potenziale è chiarissima.

Prima di definire l'entropia definiamo l'antientropia, che ha la proprietà di diminuire con il tempo.

L'antientropia è una misura della quantità di energia potenziale del sistema, o anche dell'ordine.

La benzina ha una enorme quantità di energia potenziale, il motore attraverso reazioni chimiche trasforma questa energia potenziale in energia meccanica, il motore si muove e questa energia meccanica piano piano si diffonde nell'ambiente come energia termica dissipata attraverso l'attrito.
Per invertire la diminuzione dell'antientropia dovresti prendere le molecole di scarto, farle reagire al contrario dandole energia e quindi usandole come pile per l'energia potenziale. Se ci pensi bene equivale a mettere ordine, come quando tu metti ordine nella tua stanza.
Usi energia, questa energia si accumula e diventa disponibile dopo.
C'è un problema però: l'energia per ritrasformare il combusto in carburante è ENORME rispetto a quella che ti da, e questo è dato dal fatto che l'entropia aumenta sempre. Ogni reazione che tu fai dissipa energia e quindi non potrai mai far diminuire l'entropia.

Puoi far diminuire l'entropia localmente, ma globalmente osserverai un aumento.

[Lucrezio]

magari un esempio meno orientato alla chimica, mi serve per fisica

Hai un esempio che si adatti ad un motore a combustione interna ?

p.s.
non vorrei che sia un termine abusato e che dipenda fortemente dal settore di cui si sta parlando. Anche in informatica si usa il termine entropia, e viene usato ad esempio per misurare con quale ordine/disordine vengonon digitati dei caratteri da tastiera. Vai a capirne il significato però.

Beh, certo il senso fisico dell'entropia è quello termodinamico, l'uso in informatica è sicuramente traslato.
Il motore a combustione interna è sempre una macchina termica.
Ora, io non mi ricordo esattamente il ciclo termidinamico che meglio lo rappresenta... ma ti posso dire che il funzionamento del motore a scoppio provoca un aumento dell'entropia dell'universo. Infatti si basa sulla combustione di un opportuno agente (benzina, gasolio...), che sviluppando calore fornisce l'energia al motore per produrre il lavoro richiesto; tale combustione è spontanea (primo punto a favore dell'aumento di entropia, dovuto alla reazione di combustione), inoltre non tutta l'energia può essere sfruttata (il rendimento è sempre minore del 100%), e questo va ad aumentare l'entropia dell'universo: principalmente perché le trasformazioni che avvengono non sono reversibili, in quanto estremamente rapide - non procedono attraverso stati di equilibrio - e dispersive.
Sarebbe forse meglio fare un po' di conti, perché così è abbastanza aria fritta...

[fsdfdsddijsdfsdfo]

(il rendimento è sempre minore del 100%),


questa è una frase che insegnano sempre a scuola ma secondo me è inesatta.

Cos'è? riesci a violare il principio di conservazione dell'energia con un semplice motore?
No. Semplicemente ti fornisce energia in forme che tu non puoi sfruttare.

E' stupido parlare di energia in se, bisogna parlare di differenziali. Il big bang ha sviluppato un enorme quantità di calore tutt'ora disponibile sotto forma di radiazione di fondo, ma siccome questa energia è diffusa su tutto l'universo è impossibile usarla.

Immagina che tu sia bagnato e che ti vuoi asciugare con un asciugamano. Quanto ti asciughi è la quantità di energia che riesci ad usare.
All'inizio ti asciughi molto, e quindi l'energia che usi è alta. Immaginati di bagnarti di nuovo però. Lo stesso asciugamano ti asciugherà sempre meno finchè non arriverà a bagnarti tanto quanto ti asciuga. L'energia è sempre presente ma il differenziale è nullo e quindi diventa inutilizzabile.

[Lucrezio]

questa è una frase che insegnano sempre a scuola ma secondo me è inesatta.

Cos'è? riesci a violare il principio di conservazione dell'energia con un semplice motore?
No. Semplicemente ti fornisce energia in forme che tu non puoi sfruttare.

E' stupido parlare di energia in se, bisogna parlare di differenziali. Il big bang ha sviluppato un enorme quantità di calore tutt'ora disponibile sotto forma di radiazione di fondo, ma siccome questa energia è diffusa su tutto l'universo è impossibile usarla.

Immagina che tu sia bagnato e che ti vuoi asciugare con un asciugamano. Quanto ti asciughi è la quantità di energia che riesci ad usare.
All'inizio ti asciughi molto, e quindi l'energia che usi è alta. Immaginati di bagnarti di nuovo però. Lo stesso asciugamano ti asciugherà sempre meno finchè non arriverà a bagnarti tanto quanto ti asciuga. L'energia è sempre presente ma il differenziale è nullo e quindi diventa inutilizzabile.


Non è esatto! Stai confondendo il primo ed il secondo principio della termodinamica.
La definizione di rendimento è univoca: non parla di energia ma di lavoro utile (meccanico, elettrico...).
Ora devo scappare che vado a vedere il Codice Da Vinci... magari se en riparla ;)
Ciao

[CioKKoBaMBuZzo]

ma il rendimento non è un concetto intiutivo, è un numero puro definito rigorosamente dal lavoro compiuto dalla macchina diviso il calore acquistato per compierlo, e in questo senso il rendimento non è mai uguale al 100%

edit: sono arrivato in ritardo :D

[fsdfdsddijsdfsdfo]

Non è esatto! Stai confondendo il primo ed il secondo principio della termodinamica.
La definizione di rendimento è univoca: non parla di energia ma di lavoro utile (meccanico, elettrico...).
Ora devo scappare che vado a vedere il Codice Da Vinci... magari se en riparla ;)
Ciao
Se parli di lavoro utile allora va bene.

Il motore compie anche altro lavoro, che però è per l'appunto "inutile", cioè non possiamo usarlo.

[thotgor]

Ci sono 20000 di definizioni per il secondo principio della termodinaca e entropia, che si applicano a 200000 situazioni differenti.

[misterx]

Ci sono 20000 di definizioni per il secondo principio della termodinaca e entropia, che si applicano a 200000 situazioni differenti.


per questo non se ne viene a capo :D

Mi riesce più semplice pensare all'entropia come ad una sorta di attrito termodinamico e cioè a quella parte di energia non convertita in lavoro utile che si perde per la legge dell'entropia :fagiano:

[misterx]

leggendo qua

Naturalmente è esperienza comune che, mettendo un oggetto in frigorifero, lo si può portare a temperatura inferiore a quella dell’ambiente circostante, diminuendone così l’entropia. Questo tuttavia non contraddice il secondo principio. Esso infatti è valido per un sistema isolato, ovvero un sistema che non scambia massa ed energia con l’ambiente circostante. Al contrario, il frigorifero deve ricevere energia elettrica per poter funzionare. Possiamo pensare di inglobare nel sistema anche la batteria a cui immaginiamo che il frigorifero sia collegato: a questo punto la cucina contenente il frigorifero più la batteria rappresenta un sistema isolato. In questo caso nella cucina ritroviamo il calore estratto dall’interno del frigorifero più il calore prodotto dal motore del frigorifero stesso. Dunque, riusciamo a diminuire il disordine nel moto degli atomi che compongono l’oggetto posto nel frigorifero a patto di aumentare quello delle molecole dell’aria nella cucina; questo aumento è superiore alla diminuzione all’interno del frigorifero, e il risultato netto è un aumento dell’entropia all’interno della cucina, in conformità al secondo principio della termodinamica. Analogamente, è possibile comprimere un gas in un volume limitato tramite una pompa, ma la diminuzione di entropia del gas si accompagna alla produzione di entropia dovuta alla pompa stessa, e si verifica un saldo netto positivo.

se ne può dedurre che in assenza di calore l'entropia è minima e cioè, che è il calore il responsabile dell'entropia = disordine ?

[pietro84]

leggendo qua

Naturalmente è esperienza comune che, mettendo un oggetto in frigorifero, lo si può portare a temperatura inferiore a quella dell’ambiente circostante, diminuendone così l’entropia. Questo tuttavia non contraddice il secondo principio. Esso infatti è valido per un sistema isolato, ovvero un sistema che non scambia massa ed energia con l’ambiente circostante. Al contrario, il frigorifero deve ricevere energia elettrica per poter funzionare. Possiamo pensare di inglobare nel sistema anche la batteria a cui immaginiamo che il frigorifero sia collegato: a questo punto la cucina contenente il frigorifero più la batteria rappresenta un sistema isolato. In questo caso nella cucina ritroviamo il calore estratto dall’interno del frigorifero più il calore prodotto dal motore del frigorifero stesso. Dunque, riusciamo a diminuire il disordine nel moto degli atomi che compongono l’oggetto posto nel frigorifero a patto di aumentare quello delle molecole dell’aria nella cucina; questo aumento è superiore alla diminuzione all’interno del frigorifero, e il risultato netto è un aumento dell’entropia all’interno della cucina, in conformità al secondo principio della termodinamica. Analogamente, è possibile comprimere un gas in un volume limitato tramite una pompa, ma la diminuzione di entropia del gas si accompagna alla produzione di entropia dovuta alla pompa stessa, e si verifica un saldo netto positivo.

se ne può dedurre che in assenza di calore l'entropia è minima e cioè, che è il calore il responsabile dell'entropia = disordine ?


non voglia di leggere il brano :D
cmq a una temperatura dello zero assoluto l'entropia è nulla, perchè non c'è movimento termico delle particelle.

[Lucrezio]

leggendo qua

Naturalmente è esperienza comune che, mettendo un oggetto in frigorifero, lo si può portare a temperatura inferiore a quella dell’ambiente circostante, diminuendone così l’entropia. Questo tuttavia non contraddice il secondo principio. Esso infatti è valido per un sistema isolato, ovvero un sistema che non scambia massa ed energia con l’ambiente circostante. Al contrario, il frigorifero deve ricevere energia elettrica per poter funzionare. Possiamo pensare di inglobare nel sistema anche la batteria a cui immaginiamo che il frigorifero sia collegato: a questo punto la cucina contenente il frigorifero più la batteria rappresenta un sistema isolato. In questo caso nella cucina ritroviamo il calore estratto dall’interno del frigorifero più il calore prodotto dal motore del frigorifero stesso. Dunque, riusciamo a diminuire il disordine nel moto degli atomi che compongono l’oggetto posto nel frigorifero a patto di aumentare quello delle molecole dell’aria nella cucina; questo aumento è superiore alla diminuzione all’interno del frigorifero, e il risultato netto è un aumento dell’entropia all’interno della cucina, in conformità al secondo principio della termodinamica. Analogamente, è possibile comprimere un gas in un volume limitato tramite una pompa, ma la diminuzione di entropia del gas si accompagna alla produzione di entropia dovuta alla pompa stessa, e si verifica un saldo netto positivo.

se ne può dedurre che in assenza di calore l'entropia è minima e cioè, che è il calore il responsabile dell'entropia = disordine ?


Classicamente, assimilando il frigorifero ad un sistema a volume costante:
http://operaez.net/mimetex/dS=\frac{dQ}{T}=C_v(T)\frac{dT}{T}
Conoscendo la dipendenza della capacità termica dalla temperatura (per piccoli intervalli di T la si può ragionevolmente considerare costante) si può integrare il differenziale dell'entropia... da cui si vede che, per un sistema a volume costante, l'entropia del sistema (non dell'universo!) diminuisce con la temperatura ;)

P.S.: nel limite per T che tendo a zero, l'espressione rimane ancora valida grazie al fatto che la capacità termica (almeno secondo gli studi di Debye) va a zero molto rapidamente, con T^3.
Bisognerebbe anche dire che l'entropia di un sistema si può dividere in termica e configurazionale, dove il termine configurazionale diventa di importanza assoluta scendendo molto di temperatura

[misterx]

non voglia di leggere il brano :D
cmq a una temperatura dello zero assoluto l'entropia è nulla, perchè non c'è movimento termico delle particelle.


quindi tutto quello che si muove verso un equilibrio stabile va verso l'entropia massima.

Un sistema che fosse in grado di produrre lavoro e poi viceversa riprodurre lavoro muovendosi in senso inverso è considerato reversibile mentre, tutto ciò che terminato il lavoro non è più in grado di produrne altro è un sistema irreversibile; una batteria ad esempio, che scaricandosi si muove verso l'entropia massima.

Chissà quante cazzate ho sparato :D


Ma nelle solite 4 trasformazioni termodinamiche che ti insegnano nei corsi di fisica(isotermica, isocora, isobara, adiabatica), quella a volume e quella a pressione costante(isocora e isobara) il lavoro vale zero in quanto sul grafico PV non appare alcuna area ?

[CioKKoBaMBuZzo]

in quella isocora il lavoro totale dovrebbe essere uguale a 0, in quella isobara il lavoro c'è

[CioKKoBaMBuZzo]

Un sistema che fosse in grado di produrre lavoro e poi viceversa riprodurre lavoro muovendosi in senso inverso è considerato reversibile mentre, tutto ciò che terminato il lavoro non è più in grado di produrne altro è un sistema irreversibile; una batteria ad esempio, che scaricandosi si muove verso l'entropia massima.
non mi sembra proprio rigorosa come definizione...
un processo reversibile è un processo in cui passando da uno stato A ad uno stato B, si può sempre tornare dallo stato B allo stato A in modo che non vi sia alcuna variazione totale nè nel sistema nè nell'ambiente circostante.
un processo reversibile deve essere quasistatico, non deve presenare fenomeni di dissipazione come attrito e il sistema deve scambiare calore solo con sorgenti di calore (che sono sorgenti che, pur scambiando calore con l'esterno, rimangono alla stessa temperatura)
sicuramente è poco rigorosa anche questa (dato che da quando sono qui mi vedo crollare addosso tutte le mie certezze :asd: )

[misterx]

non aspettarti da me definizioni rigorose :D

questa mi sembra la migliore sino ad ora

Entropia
Entropia, dal tedesco entropie, composto dalle parole greche en- ("dentro") e trope ("rivolgimento"). Nella fisica termodinamica, indice di degradazione dell'energia di un determinato sistema fisico. In un sistema chiuso, in presenza di una trasformazione dell'energia, parte di essa viene irrimediabilmente persa, in modo che all'atto di una conversione inversa, non è possibile ristabilire l'intera quantità di energia presente inizialmente (seconda legge della termodinamica).
Per estensione si designa come entropia una tendenza intrinseca ad un sistema di perdere irreversibilmente parte del proprio ordine o delle proprie qualità.

[misterx]

in quella isocora il lavoro totale dovrebbe essere uguale a 0, in quella isobara il lavoro c'è


infatti hai ragione, perchè nella isobara il grafico che di solito si ottiene è un rettangolo quindi l'area è calcolabile e non nulla

[CioKKoBaMBuZzo]

In un sistema chiuso, in presenza di una trasformazione dell'energia, parte di essa viene irrimediabilmente persa
mmm...l'energia non viene persa, si trasforma in forme di energia non utilizzabili per compiere lavoro...hai presente la legge (di lavoisier mi sembra) nulla si crea, nulla si ditrugge, tutto si trasforma?

però in un topic abbastanza recente banus, non mi ricordo a proposito di cosa, aveva detto che si è scoperto che l'energia totale dell'universo non si conserva...però credo si un altro discorso questo :D

[misterx]

mmm...l'energia non viene persa, si trasforma in forme di energia non utilizzabili per compiere lavoro...

ed io ho capito che entropia è proprio quello che hai detto. Quando un sistema non è più in grado di produrre lavoro senza che vi sia un aiuto dall'esterno, l'entropia è massima = morte definitiva del sistema

[misterx]

ma allora

se consumo una batteria in un sistema completamente chiuso, l'energia non dovrebbe perdersi anche se è stata convertita in lavoro

o no ? :stordita: