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Trasformazione adiabatica

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In termodinamica una trasformazione adiabatica è una trasformazione termodinamica in generale irreversibile e non quasistatica nel corso della quale un sistema fisico non scambia nettamente calore con l'ambiente, anche se lo cede e lo riprende ciclicamente in coppie di trasformazioni elementari. Il termine deriva dal greco ἀ- ("alfa privativo"), διὰ- ("attraverso"), e βαῖνειν ("passare") e significa quindi "che non permette di passare attraverso". In generale nel caso di una trasformazione adiabatica globalmente , ma non è detto che in ogni istante non si scambi calore: [1] e si ha dal primo principio della termodinamica:

In cui indica il lavoro compiuto dal sistema, la capacità termica, e la temperatura.

Trasformazione reversibile[modifica | modifica wikitesto]

La trasformazione diventa isoentropica nel caso in cui il sistema sia conservativo, in quanto il calore ammette allora un differenziale nullo cioè esatto:

,

solo in questo caso l'integrale di Clausius diventa nullo. La trasformazione isoentropica è un caso quasistatico della adiabatica, in cui l'entropia tende ad aumentare per la presenza di irreversibilità di prima specie, derivanti da fenomeni dissipativi come l'attrito, e di seconda specie legate alla presenza di reazioni chimiche presenti nel sistema.

Nel caso particolare di assenza di lavoro isocoro si ha l'equazione di Poisson implicita:

che si esplicita negli integrali primi:

dove è il coefficiente di dilatazione adiabatica, e quindi il lavoro di volume vale nella temperatura e nel volume:

che si può anche esprimere nella pressione, tenendo conto degli integrali primi:

o se il sistema è chiuso nella densità del fluido:

Gas ideale[modifica | modifica wikitesto]

In base all'equazione di stato dei gas ideali si ottiene in assenza di lavoro isocoro per l'equazione di Poisson:

.

cioè per quantità di sostanza:

.

che integrata nella temperatura restituisce:

per la relazione di Mayer il coefficiente di dilatazione adiabatica per un gas ideale vale:

e quindi il Lavoro di volume in base alla equazione di Poisson vale nella temperatura e nel volume:

che si può anche esprimere nella pressione, tenendo conto degli integrali primi:

o se il sistema è chiuso nella densità del fluido:

Meccanica quantistica[modifica | modifica wikitesto]

In meccanica quantistica, una trasformazione adiabatica implica una variazione infinitamente lenta dell'hamiltoniana di un sistema. I processi adiabatici sono un'importante idealizzazione che permette di semplificare alcune trattazioni dal punto di vista dell'effetto perturbativo.

È importante non dimenticare che in questo ambito il concetto non è legato allo scambio di calore, ma è invece più simile a quello termodinamico di trasformazione quasistatica.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ La lettera δ indica che non si tratta di un differenziale esatto.

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