Termodinamica...

[.:LoZar:.]

Ci sono dei concetti base che almeno in teoria dovrebbero essere chiari nel 21 secolo: calore, lavoro, temperatura, energia...

Ho iniziato il corso di fisica tecnica e ovviamente mi sta facendo sorgere più dubbi di quanti me ne tolga!

Da quanto leggo sui libri in cui sto studiando fino all'800 non era chiaro il concetto di calore e lo si confondeva con la temperatura (cosa che si fa ancora oggi, ma almeno scientificamente dovrebbe essere chiaro...). Al giorno d'oggi è stato ben precisato il concetto di temperatura, calore, e lavoro. Però, però... leggo: "il calore equivale al lavoro", ok, ci può stare, ma proseguendo "sono due forme di energia" e qui il mio cervello si incazza! Ma non è la temperatura una forma di energia essendo l'agitazione termica delle particelle ossia la velocità media delle stesse? Infatti la temperatura è una grandezza di stato! Come possono essere il calore e il lavoro energia (essendo grandezze di scambio)? Semmai saranno una forma di scambio di energia, infatti sia il lavoro che il calore sono effimeri, passano, scambiano, non possono caratterizzare un sistema, quindi non possono essere energia!

E questo è solo l'inizio! Ho la sensazione che mi verranno mille dubbi!

[Ombra_Danzante]

Il calore è una forma di energia infatti puoi usare del calore per compiere lavoro, vedi ad esempio macchine a vapore, o viceversa l'esperimento di Joule per trasfomare Lavoro in Calore.

La Temperatura è una Funzione di Stato che dipende dalla velocità media delle molecole, di per se la Temperatura non è una forma di energia, non puoi convertirla in lavoro, è solo un numero che ti dice quanto sono mediamente agitate le molecole.

Ad esempio supponi di fornire calore in quantità uguale a due corpi di uguale massa ma di materiali diversi. La loro temperatura varierà a seconda dei loro calori specifici, e non sarà uguale, ma l'energia fornita... il calore, è uguale per entrambi, quindi la Temperatura non misura un'energia.

[Ronin]

se posso dare un consiglio, il bello della fisica (e della scienza in generale) è che bada alla sostanza delle cose, più che alla forma...

[.:LoZar:.]

se posso dare un consiglio, il bello della fisica (e della scienza in generale) è che bada alla sostanza delle cose, più che alla forma...

Lascia stare queste considerazioni che fanno solo più caos... piuttosto studiando il SI mi sorge un dubbio:

-cos'è la massa? Nel senso che io sapevo fosse la quantità di materia, ma nel SI c'è già la mol come unità di misura per quello...

-e poi come si misura la massa? Perchè se la misuro con una bilancia, a rigore dovrei utilizzare i kgf e comunque la stesssa bilancia sulla Luna mi darebbe un valore diverso...

[darkcele]

la massa e' l'espressione della inerzia di un corpo, cioe' la tendenza di quel corpo a non modificare il suo stato di moto quando viene applicata una forza (o meglio, questa e' la massa inerziale, poi vi e' quella gravitazionale, legata alle iterazioni gravitazionali: e' stato dimostrato che pur essendo esse concettualmente diverse il loro rapporto e' costante, e nel nostro Sistema di unita' di misura tale rapporto e' uno).

La massa viene misurata tramite la bilancia a 2 piatti, su uno dei due piatti vengono poste le masse campione e si sfrutta l'equivalenza di cui sopra.

(nota che questo e' perfettamente coerente col fatto che, ad oggi, l'unita' di misura della massa si riferisce ancora ad una massa campione conservata a Sevres, non essendovi ancora definizioni di chilogrammo migliori disponibili all'uso)

[.:LoZar:.]

come fa ad essere uno il rapporto? Secondo me il rapporto è 9,8 in quanto la massa gravitazionale penso sia la forza peso che è uguale alla massa inerziale per l'accelerazione di gravità (9.8...m*s^-2 nel nostro pianeta) quindi se divido la forza peso di un corpo per la sua massa inerziale ottengo 9,8... Quindi seguendo la mia logica mi viene da dire: per misurare la massa di un corpo basta pesare il corpo con una comune bilancia e dividere per 9,8?

[Sarevok]

come fa ad essere uno il rapporto? Secondo me il rapporto è 9,8 in quanto la massa gravitazionale penso sia la forza peso che è uguale alla massa inerziale per l'accelerazione di gravità (9.8...m*s^-2 nel nostro pianeta) quindi se divido la forza peso di un corpo per la sua massa inerziale ottengo 9,8... Quindi seguendo la mia logica mi viene da dire: per misurare la massa di un corpo basta pesare il corpo con una comune bilancia e dividere per 9,8?

no
il peso è una forza e dovrebbe essere espressa in newton
se la bilancia ti esprimesse un valore in N ti puoi ricavare la massa dividendo il peso per g (accelerazione di gravità del punto in cui ti trovi)
le bilancie in commercio sono tarate in grammi o kilogrammi peso, e sulla terra numericamente un Kg peso è uguale a un Kg massa
(cosa ci incastra con la termodinamica? )

[.:LoZar:.]

no
il peso è una forza e dovrebbe essere espressa in newton
se la bilancia ti esprimesse un valore in N ti puoi ricavare la massa dividendo il peso per g (accelerazione di gravità del punto in cui ti trovi)
le bilancie in commercio sono tarate in grammi o kilogrammi peso, e sulla terra numericamente un Kg peso è uguale a un Kg massa
(cosa ci incastra con la termodinamica? )

ma non capisco come un kg peso possa essere uguale ad un kg...

[Sarevok]

ma non capisco come un kg peso possa essere uguale ad un kg...

cosa non capisci?
1 kg peso = 9.81N = 1kg massa * 9.81 m/s^2
ha un valore numerico uguale a quello del kg massa, ma è una forza
si tratta semplicemente di esprimere la forza in altre unità di misura, non mi dire che dal panettiere chiedi il pane in newton

[Scott]

e meno male che si usa più l'UMT

[.:LoZar:.]

cosa non capisci?
1 kg peso = 9.81N = 1kg massa * 9.81 m/s^2
ha un valore numerico uguale a quello del kg massa, ma è una forza
si tratta semplicemente di esprimere la forza in altre unità di misura, non mi dire che dal panettiere chiedi il pane in newton

ottimo, allora era proprio come pensavo:
le bilance misurano una forza (risentendo dell'accelerazione) ma la scala è stampata in modo da fornire il valore della massa... ovviamente se ci si pesa sulla luna la scala non è più giusta in quanto fatta tenendo conto della gravità terrestre...

perfetto ora mi tornano i conti.

Adesso ho un altro dubbio: ma se la massa è considerata la resistenza che si oppone alla variazione della velocità di un corpo, beh non si poteva usare come unità di misura la mol dato che questa inerzia dipende dalla quantità di materia e la mol misura la quantità di materia? Non capisco come mai si sia scelta una unità di misura a parte...

[.:LoZar:.]

e meno male che si usa più l'UMT

non l'ho capita...

[Sarevok]

ottimo, allora era proprio come pensavo:
le bilance misurano una forza (risentendo dell'accelerazione) ma la scala è stampata in modo da fornire il valore della massa... ovviamente se ci si pesa sulla luna la scala non è più giusta in quanto fatta tenendo conto della gravità terrestre...

perfetto ora mi tornano i conti.

Adesso ho un altro dubbio: ma se la massa è considerata la resistenza che si oppone alla variazione della velocità di un corpo, beh non si poteva usare come unità di misura la mol dato che questa inerzia dipende dalla quantità di materia e la mol misura la quantità di materia? Non capisco come mai si sia scelta una unità di misura a parte...

1) le bilancie non sono tarate in modo da darti la massa, ma il peso espresso in kg peso, se usi una bilancia sulla luna hai un valore diverso, poichè la massa di una sostanza non dipende dalle condizioni in cui è posta (entro limiti ragionevoli, non mi tirate in ballo la relatività) non puoi dire di misurare la massa con una bilancia a singolo piatto

2) la mole indica la quantità di sostanza, ma una mole è definita come un numero di avogadro (6.023*10^23) di particelle, converrai con me che lo stesso numero di atomi di piombo o di idrogeno abbiano una massa diversa
la mole è importantissima in chimica

[.:LoZar:.]

ok per la seconda...
ma per la numero 1) ti contraddici: te hai detto che la bilancia misura i kgf (chilogrammi forza o chilogrammi peso) e hai anche detto che 1kgf = 1kg * 9.8 m/s^2 = 9.8N quindi sulla terra quando la bilancia pesa 9.8N e sulla scala viene visualizzato 1kg(f) sta misurando la forza esercitata da 1kg di materia, giusto? Quindi sulla terra è come se le bilancie ti dessero la massa. Se vai sula luna lo stesso corpo eserciterà una forza minore sulla bilancia falsando la misura...

[.:LoZar:.]

Tornando alla TD, de io comprimo un gas in un sistema adiabatico, il gas aumenta la sua temperatura giusto? Ma se io comprimo un solido succede la stessa cosa? Il liquido non lo chiedo in quanto incomprimibile per definizione...

[Sarevok]

ok per la seconda...
ma per la numero 1) ti contraddici: te hai detto che la bilancia misura i kgf (chilogrammi forza o chilogrammi peso) e hai anche detto che 1kgf = 1kg * 9.8 m/s^2 = 9.8N quindi sulla terra quando la bilancia pesa 9.8N e sulla scala viene visualizzato 1kg(f) sta misurando la forza esercitata da 1kg di materia, giusto? Quindi sulla terra è come se le bilancie ti dessero la massa. Se vai sula luna lo stesso corpo eserciterà una forza minore sulla bilancia falsando la misura...

la bilancia sulla luna non mi da una misura falsata, mi da ciò per cui è costruita, mi misura il peso
il fatto che sulla terra numericamente kgpeso e kgmassa coincidano ci aiuta nel fare i calcoli di conversione, ma la bilancia serve a misurare il peso, non la massa

un solido è incomprimibile

[.:LoZar:.]

la bilancia sulla luna non mi da una misura falsata, mi da ciò per cui è costruita, mi misura il peso
il fatto che sulla terra numericamente kgpeso e kgmassa coincidano ci aiuta nel fare i calcoli di conversione, ma la bilancia serve a misurare il peso, non la massa

un solido è incomprimibile

Stiamo esprimendo lo stesso concetto a quanto pare, solo che io la vedo da un altro punto di vista. Il fatto che il kgf sia definito come 1kg * 9,8 è solo una convenzione, sulla luna potrebbe essere definito come 1kg * 2 (ho ipotizzato che 2m/s^2 sia l'accelerazione grav. della luna, anche se credo sia notevolmente più bassa). In quel caso basterebbe associare a una forza di 2 N un kg di massa...

ok il solido è incomprimibile, infatti mi ricordo che la formula per calcolare la deformazione percentuale teneva conto che uno schiacciamento percentuale provocava una dilatazione longitudinale e/o trasversale e conseguentemente il volume non cambiava, bene! Quindi se io comprimo un pezzo di ghiaccio o di qualsiasi altra sostanza solida in un sistema isolato questa non si sciolgie o riscalda?

[Scott]

non l'ho capita...

Unità di Massa Tecnica
era l'unità di misura della massa del vecchio Sistema Tecnico

siccome era una grandezza derivata e non fondamentale, la sua definizione era piuttosto complicata e poco intuitiva

[Sarevok]

ok il solido è incomprimibile, infatti mi ricordo che la formula per calcolare la deformazione percentuale teneva conto che uno schiacciamento percentuale provocava una dilatazione longitudinale e/o trasversale e conseguentemente il volume non cambiava, bene! Quindi se io comprimo un pezzo di ghiaccio o di qualsiasi altra sostanza solida in un sistema isolato questa non si sciolgie o riscalda?

per un pezzo di ghiaccio devi considerare il diagramma pressione temperatura
l'effetto macroscopico di una compressione su liquidi è un aumento rapidissimo di pressione, e probabilmente anche di temperatura, ma non eccessivamente quest'ultima
(nella realtà, anche se pochissimo, anche un liquido è comprimibile)

[.:LoZar:.]

Unità di Massa Tecnica
era l'unità di misura della massa del vecchio Sistema Tecnico

siccome era una grandezza derivata e non fondamentale, la sua definizione era piuttosto complicata e poco intuitiva

capito... grazie

[.:LoZar:.]

per un pezzo di ghiaccio devi considerare il diagramma pressione temperatura
l'effetto macroscopico di una compressione su liquidi è un aumento rapidissimo di pressione, e probabilmente anche di temperatura, ma non eccessivamente quest'ultima
(nella realtà, anche se pochissimo, anche un liquido è comprimibile)

quindi stai dicendo che comunque per una sostanza solida, anche se incomprimibile, un aumento di pressione comportas un aumento di temperatura?

[Sarevok]

quindi stai dicendo che comunque per una sostanza solida, anche se incomprimibile, un aumento di pressione comportas un aumento di temperatura?

le sostanze incomprimibili non esistono
comprimendo una sostanza fai si che i legami che tengono vicini atomi o molecole si accorcino
questo, seguendo un semplice diagramma distanza energia, porta ad andare a una situazione di maggiore energia delle molecole
energia che viene dissipata sotto forma di calore

si tratta comunque di aumenti di temperatura piccolissimi, nella pratica solidi e liquidi sono cosiderati incomprimibili non per sfizio, ma perchè è una approssimazione che ben descrive la realtà

[.:LoZar:.]

Ok molto bene, ho capito.

Sai questi dubbi mi son venuti, perchè la mattina camminando su un sentiero di terra ghiacciato noto che dopo qualche ora, questo si scioglie, nonostante la temperatura sia ancora bassa... Pensavo che la pressione esercitata dai pedoni che passano sul terreno facesse sciogliere il ghiaccio e ammorbidire la terra. Evidentemente è solo una questione di temperatura esterna e non di pressione... Grazie

[.:LoZar:.]

mi sta venendo in mente che in quel caso potrebbe (anzi c'è) anche del lavoro e l'attrito potrebbe dissipare del calore che fa ammorbidire la terra.

[Sarevok]

Ok molto bene, ho capito.

Sai questi dubbi mi son venuti, perchè la mattina camminando su un sentiero di terra ghiacciato noto che dopo qualche ora, questo si scioglie, nonostante la temperatura sia ancora bassa... Pensavo che la pressione esercitata dai pedoni che passano sul terreno facesse sciogliere il ghiaccio e ammorbidire la terra. Evidentemente è solo una questione di temperatura esterna e non di pressione... Grazie

devi anche considerare la temperatura del suolo, se è esposto al sole ecc
comunque la pressione da sola può far sciogliere il ghiaccio, esiste un interessante grafico di stato