Grandezza fisica
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Una grandezza fisica è una classe di equivalenza di proprietà fisiche che possono essere misurate mediante un rapporto reciproco. Nel SI (Sistema internazionale di unità di misura), adottato per legge in Italia dal 1976 ed obbligatorio negli atti pubblici, le grandezze si dividono in 7 grandezze base e numerose grandezze derivate dalle precedenti mediante opportuna combinazione lineare.
Condizione necessaria perché una (classe di equivalenza di) proprietà sia misurabile è quella di poter stabilire una relazione d'ordine fra quelle proprietà in sistemi diversi: poter giudicare quale sistema esibisce "più" proprietà dell'altro. Se tale confronto può essere basato sul rapporto fra le proprietà dei due sistemi, allora la classe di equivalenza di quelle proprietà costituisce una grandezza fisica.
In questo caso, è possibile scegliere la proprietà di un particolare sistema ed eleggerla a unità di misura per quella grandezza fisica. Fissata l'unità di misura, la quantità di tale grandezza per un qualsiasi altro sistema potrà dunque essere univocamente specificata da un valore numerico ottenuto dal rapporto con la proprietà scelta come campione di riferimento.
Possiamo quindi esprimere il valore di una grandezza fisica M come il prodotto di un valore numerico {M} e un'unità di misura [M]:
- M = {M} x [M]
Esistono anche grandezze adimensionali, per le quali non è necessario definire un'unità di misura (ad esempio la frazione molare e il numero di Reynolds).
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[modifica] Confrontare e rapportare
Come detto, essere capaci di confrontare proprietà omogenee significa semplicemente essere capaci di stabilire una relazione d'ordine fra quelle proprietà in sistemi diversi. La possibilità di valutare un rapporto numerico fra le due proprietà è invece una condizione più forte.
Il tipico controesempio di proprietà fisica che non costituisce una grandezza fisica (propriamente detta) è dato dalla temperatura. Sebbene, dati due corpi, sia sempre possibile giudicare quale sia a temperatura maggiore o minore dell'altro (ad esempio misurando la direzione in cui fluisce il calore), tuttavia non avrebbe alcun significato fisico l'affermazione secondo cui un corpo si trova a temperatura, per dire, doppia di quella dell'altro. Nel caso della temperatura, ovvero nel caso di una proprietà fisica che manifesta soltanto una relazione d'ordine, è possibile applicare metodi quantitativi solo definendo una scala (di misura), che in questo caso diremo termometrica. Anche se con abuso di linguaggio si parla di unità di misura della temperatura, si tratta in realtà di una corrispondenza (arbitraria) fra la proprietà esibita da diversi fenomeni e (una porzione del)l'asse dei numeri reali. L'arbitrarietà di una tale scelta è molto maggiore dell'arbitrarietà della scelta di un'unità di misura per una (vera) grandezza fisica: infatti una qualsiasi trasformazione monotòna di una particolare scala termometrica scelta, costituirebbe un'alternativa del tutto legittima al problema di quantificare la proprietà fisica in questione, la temperatura. Il caso delle grandezze fisiche propriamente dette, in questo senso, è speciale, perché esiste una scala naturale di confronto, data appunto dal rapporto reciproco: se un sistema presenta il doppio di una data proprietà rispetto a un altro sistema, i valori numerici Q rispecchieranno tale rapporto, qualsiasi sia l'unità di misura scelta per tale grandezza.
[modifica] Esempio
La lunghezza di un oggetto può essere confrontata con quella di un altro oggetto. La lunghezza, in astratto, costituisce una grandezza fisica perché è possibile stabilire la proporzione, ovvero il rapporto fra la lunghezza specifica di due oggetti. Possiamo allora scegliere la lunghezza di un oggetto particolare, come il metro campione, e utilizzarla come unità di misura per la lunghezza di qualsiasi altro oggetto.
[modifica] Classificazione delle grandezze
Le grandezze fisiche possono essere:
- intrinseche: non dipendono dal sistema di riferimento scelto (pressione, volume, posizione assoluta)
- estrinseche: dipendono dal sistema di riferimento scelto (giacitura, velocità)
- globali: si riferiscono all'intero sistema fisico o a porzioni di esso (volume, massa)
- locali: si riferiscono ad un intorno puntuale del sistema fisico (pressione, temperatura)
- estensive: dipendono dalla massa del sistema (volume V, entalpia H, entropia S, ammontare di sostanza n)
- intensive: non dipendono dalla massa del sistema (pressione p, temperatura T, composizione χi, potenziale chimico μ o μi). Sono ottenute dal rapporto di grandezze estensive e possono essere adimensionali.
- specifiche (o massiche o ponderali): sono riferite ad una unità di massa (volume specifico v, entalpia specifica h, capacità termica specifica c)
- molari: sono riferite ad una mole di sostanza pura (volume molare Vm, entalpia molare Hm, potenziale chimico Gm o μ, capacità termica molare a p costante Cp,m). Nel caso di una miscela di sostanze vengono definite anche grandezze molari parziali riferite ad una mole di un singolo componente.
[modifica] Voci correlate
- Grandezza fisica scalare
- Grandezza fisica vettoriale
- Grandezze in eccesso
- Grandezza parziale molare
- Grandezze residue
- Proprietà fisica
- Unità di misura
