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Indice

   Prefazione, VII
   Introduzione, 3

1. Sistemi termodinamici, 5

   l.  Lo stato di un sistema e le sue trasformazioni.
   2.  Gas ideali o perfetti.

2. Il primo principio della termodinamica, 16

   3.  L'enunciato del primo principio.
   4.  Applicazione del primo principio a sistemi
       rappresentabili su un diagramma (V,p).
   5.  Applicazione del primo principio ai gas.
   6.  Trasformazioni adiabatiche di un gas.

3. Il secondo principio della termodinamica, 36

   7.  L'enunciato del secondo principio.
   8.  Il ciclo di Carnot.
   9.  La temperatura termodinamica assoluta.
   10. Motori termici.

4. L'entropia, 54

   11. Alcune proprietà dei cicli.
   12. L'entropia.
   13. Ulteriori proprietà dell'entropia.
   14. L'entropia di sistemi con stati
       rappresentabili su diagramma (V,p).
   15. L'equazione di Clapeyron.
   16. L'equazione di van der Waals.

5. I potenziali termodinamici, 88

   17. L'energia libera.
   18. Il potenziale termodinamleo a pressione
       costante.
   19. La regola delle fasi.
   20. Termodinamica della cella elettrollitica
       reversibile.

6. Reazioni gassose, 110

   21. Gli equilibri chimici nei gas.
   22. La scatola di Van't Hoff.
   23. Un'altra dimostrazione dell'equazione degli
       equilibri gassosi.
   24. Discussione degli equilibri gassosi; il
       principio di Le Chatelier.

7. Termodinamica delle soluzioni diluite, 127

   25. Le soluzioni diluite.
   26. La pressione osmotica.
   27. Gli equillibri chimici nelle soluzioni.
   28. La distribuzione di un soluto tra due fasi.
   29. La tensione di vapore, il punto di ebollizione
       e il punto di congelamento di una soluzione.

8. La costante dell'entropia, 155

   30. Il teorema di Nernst.
   31. Applicazione del teorema di Nernst ai solidi.
   32. La costante dell'entropia dei gas.
   33. Ionizzazione termica di un gas: l'effetto
       termoionico.

   Indice analitico, 175

 

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Pagina 3

La termodinamica si occupa principalmente di trasformazioni di calore in lavoro meccanico e delle trasformazioni inverse di lavoro meccanico in calore.

Solo in tempi relativamente recenti è stato riconosciuto dai fisici che il calore è una forma di energia che può essere trasformata in altre forme di energia. Precedentemente gli scienziati pensavano che il calore fosse una specie di fluido indistruttibile, e interpretavano il processo di riscaldamento di un corpo semplicemente come il passaggio di questo fluido da un corpo a un altro. È quindi notevole il fatto che Carnot, sulla base di questa teoria fluidica del calore, sia riuscito, nell'anno 1824, a pervenire a una comprensione relativamente chiara dei limiti inerenti alla trasformazione di calore in lavoro, vale a dire di quanto è oggi noto sotto il nome di "secondo principio della termodinamica" (cap. 3).

Nel 1842, dopo solo diciotto anni, Robert Julius Mayer scopì l'equivalenza tra calore e lavoro meccanico, ed enunciò per la prima volta il principio di conservazione dell'energia (primo principio della termodinamica). Noi oggi sappiamo che il principio fondamentale per comprendere l'equivalenza tra calore ed energia dinamica deve ricercarsi nell'interpretazione cinetica, che riduce tutti i fenomeni termici a movimenti disordinati di atomi e molocole. Da questo punto di vista, lo studio del calore va considerato come uno speciale ramo della meccanica: la meccanica di un insieme cosí numeroso di particelle (atomi e molecole), che la descrizione dettagliata dello stato e del moto perde importanza e occorre considerare solamente le proprietà medie dell'insieme. Questo ramo della meccanica, che si è sviluppato soprattutto per merito di Maxwell, Boltzmann e Gibbs, è chiamato meccanica statistica; esso ha portato a una comprensione molto soddisfacente delle leggi fondamentali della termodinamica.

Il punto di vista in termodinamica pura è però differente: qui i principi fondamentali sono assunti come postulati fondati sull'esperienza, e si traggono conclusioni da essi senza entrare nel meccanismo cinetico dei fenomeni. Questo modo di procedere ha il vantaggio di essere largamente indipendente dalle ipotesi semplificatrici che vengono spesso introdotte quando si fanno considerazioni di meccanica statistica; ne segue che i risultati termodinamici sono generalmente molto precisi. D'altro canto, è piuttosto insoddisfacente ottenere dei risultati senza essere in grado di vedere in dettaglio come vanno le cose; è assai spesso opportuno, quindi, completare un risultato termodinamico con un'interpretazione cinetica, sia pure grossolana.

Il primo e il secondo principio della termodinamica hanno il loro fondamento statistico nella meccanica classica. In tempi relativamente recenti, Nernst ha aggiunto un terzo principio, che può essere interpretato statisticamente solo mediante concetti quantistici. Le conseguenze del terzo principio saranno trattate nell'ultimo capitolo di questo libro.

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