Grado di libertà (termodinamica)

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In termodinamica il grado di libertà, o varianza, indica il numero di variabili (temperatura, pressione, concentrazione) che si possono modificare senza che venga alterato lo stato d'equilibrio di un sistema[1], ad esempio attraverso la sparizione di una o più fasi.

Regola di Gibbs[modifica | modifica wikitesto]

Magnifying glass icon mgx2.svgLo stesso argomento in dettaglio: Regola delle fasi.

La varianza, che esprime il numero di gradi di libertà, in termodinamica è definita dalla relazione:

dove:

  • è la varianza
  • rappresenta il numero di componenti chimici indipendenti del sistema
  • corrisponde al numero di fasi presenti nel sistema
  • è il numero di fattori fisici efficienti

Solitamente le componenti vengono definite come , mentre , ovvero pressione e temperatura.

Significato chimico[modifica | modifica wikitesto]

In chimica, il grado di libertà di una molecola costituita da un numero di atomi viene utilizzato per descrivere in modo completo il movimento di ogni singolo atomo facendo riferimento a una terna di assi cartesiani ortogonali . Ogni atomo, dunque possiede 3 gradi di libertà e la molecola possiede complessivamente gradi di libertà. Questo valore comprende tutti i possibili movimenti della molecola: traslazioni, vibrazioni, rotazioni. Da notare come i gradi di libertà totali di una molecola, a parità di numero di atomi che la compongono, possano essere nella realtà minori rispetto a quelli prevedibili teoricamente per un dato movimento: ad esempio, una molecola con simmetria lineare possiede un grado di libertà rotazionale in meno a causa del fatto che la rotazione lungo l'asse x in realtà non è legata ad alcun reale movimento netto di massa. Essendo i gradi di libertà totali, per molecole lineari si avranno gradi di libertà vibrazionali mentre per molecole non lineari tali gradi di libertà saranno , poiché entra in gioco anche la rotazione lungo l'asse .

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Silvestroni, p. 324.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

  • Paolo Silvestroni, Fondamenti di chimica, 10ª ed., CEA, 1996, ISBN 88-408-0998-8.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]