Energia Meccanica e Energia Interna

[lightblue15]

Buonasera, volevo chiedere un chiarimento riguardo questi due esempi spiegati dal mio professore di fisica che però non mi risultano chiari (premetto che frequento Biologia, quindi la fisica che facciamo non è specifica come quella fatta a ingegneria o matematica e il professore in generale nelle sue spiegazioni è abbastanza confusionario).

1)Nel primo esempio abbiamo un pendolo immerso in un fluido, e viene svolto un lavoro non conservativo negativo dalla forza di resistenza passiva dell'acqua (quindi dissipativo) che converte Energia Meccanica in Energia Interna.

Da questo esempio ho capito che se si compie un lavoro dissipativo l'energia meccanica viene convertita in energia interna e ho quindi un aumento di energia interna

2)Nel secondo esempio abbia un gas racchiuso in una bottiglia. Dobbiamo misurare l'entropia, per questo motivo in maniera quasi statica prendo la bottiglia e allento piano piano il tappo. In questa piccola trasformazione abbiamo dovuto resistere alla pressione del gas. Il gas ha compiuto infatti sull'ambiente esterno un lavoro negativo e pertanto ha consumato la sua energia interna.

Ma se il gas ha compiuto un lavoro negativo, non dovrebbe esserci un aumento di energia interna (come invece accade nel primo esempio fatto)?

Non capisco perchè un lavoro negativo produce due effetti differenti sull'energia interna.

Grazie mille a chiunque risponderà

[mgrau]

Intanto, benvenuto nel forum. Non sono il titolare di termodinamica del forum, ma ci provo, salvo smentite.

1)Nel primo esempio abbiamo un pendolo immerso in un fluido, e viene svolto un lavoro non conservativo negativo dalla forza di resistenza passiva dell'acqua (quindi dissipativo) che converte Energia Meccanica in Energia Interna.

Più banalmente direi che l'acqua si scalda (e magari anche il pendolo). L'energia meccanica diventa energia termica. Se vuoi, energia interna dell'acqua e del pendolo, che aumenta.

2)Nel secondo esempio abbia un gas racchiuso in una bottiglia. (in pressione, suppongo) Dobbiamo misurare l'entropia, (cioè, come?) per questo motivo in maniera quasi statica (quindi, una trasformazione reversibile?) prendo la bottiglia e allento piano piano il tappo (sarebbe come dire che il gas sta in un cilindro con un pistone mobile, che si alza?). In questa piccola trasformazione abbiamo dovuto resistere alla pressione del gas. Il gas ha compiuto infatti sull'ambiente esterno un lavoro negativo e pertanto ha consumato la sua energia interna.

Beh, se aumenti il volume in modo reversibile, il gas può raffreddarsi, se non scambia calore con l'esterno, e quindi dici giustamente che la sua energia interna diminuisce. (Però il lavoro compiuto dal gas mi pare positivo) Se invece scambia calore, può restare alla temperatura iniziale, assorbe calore dall'ambiente e la sua energia interna rimane uguale. (Ma l'entropia cosa c'entra?)
Dici che sono comportamenti diversi? Sì, certo. Ma perchè no? Sono situazioni che non hanno molto in comune fra loro.

[lightblue15]

Grazie mille per aver risposto ora ho le idee un po' più chiare, ero molto confusa.

Riporto come ci è stato spiegato il secondo esercizio in maniera completa (così anche da spiegare il perchè dell'entropia)

Per il secondo esercizio ( del gas nella bottiglia che poi esce tolto il tappo) ci era stato chiesto di analizzare l'energia interna e trovare la variazione di entropia. (per questo ho parlato anche di entropia).

Inizialmente ci è stato detto che il sistema non cambia la sua energia interna, perchè non c'è stato alcun lavoro dall'esterno.

E per trovare la variazione di entropia ci è stato detto invece effettuare una trasformazione quasi-statica, quindi considerando il sistema all'inizio (con la bottiglia piena di gas) e alla fine (gas espanso). Poi per effettuare la trasformazione in maniera quasi statica il tappo si è fatto allentare lentamente.
Da qui poi ci è stato detto che il gas fa un lavoro negativo sull'ambiente esterno, per questo ha consumato la sua energia interna, e il consumo di quest'ultima viene compensato fornendo calore.
Alla fine della trasformazione avremo Q/T tutti positivi. Ottengo che entropia alla fine è maggiore del sistema all'inizio.
Ei si è conservata, mentre l'Entropia è aumentata spontaneamente.

[mgrau]

Ah, va bene. Però a questo punto mi dichiaro incompetente, non sono in grado di chiarirti le idee su questo secondo esecizio. Non vorrei dire troppe sciocchezze. Passo la palla ad altri.
Ubi maior, minor cessat