Prati, pascoli e paesaggio alpino - SoZooAlp

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PRATI, PASCOLI E PAESAGGIO ALPINO
termodinamico, in cui l’entropia è massima e nessuna trasformazione è più possibile,
dato che non vi è più energia in grado di compiere lavoro: il sistema diviene statico o
ordinale. In una barra metallica riscaldata per un certo tempo ad un’estremità, il calore
tenderà spontaneamente a trasmettersi a tutto l’oggetto, fino a che la temperatura ritornerà
ad essere omogenea in ogni punto: l’energia termica della barra non è mutata, ma non
è più possibile alcun flusso di calore, come non è possibile che avvenga spontaneamente
il processo inverso di concentrazione del calore ad un’estremità 5 .
Perché s’instaurino flussi di energia occorre che vi siano delle differenze di concentrazione
(gradienti) tra le parti del sistema e che queste superino un valore soglia. Il
flusso seguirà la direzione del gradiente e cesserà quando questo, per effetto del flusso
stesso, si annullerà. Condizione per lo stabilirsi di un differenze di concentrazione è,
nel lessico sistemico, la rottura di simmetria, ossia il passaggio da una situazione di
uniformità nei parametri di energia misurabili specularmene ai lati di un ipotetico piano
geometrico ad una situazione di squilibrio. Una volta azzerato, il gradiente non può più
essere ripristinato, se non con immissione di nuova energia.
I sistemi che scambiano energia con l’esterno sono detti chiusi, mentre sono detti
aperti se scambiano anche materia (poiché i primi possono considerarsi un caso particolare
dei secondi, d’ora in poi si parlerà genericamente di sistemi aperti). Anche per i sistemi
aperti valgono le leggi della termodinamica, ma occorre considerare la possibilità,
in apparente contrasto con esse, di un incremento di entropia. Posti infatti S l’entropia, t
il tempo e δ la variazione, mentre nei sistemi isolati si ha che δS/δt > 0, in quelli aperti il
rapporto può essere maggiore, minore o uguale a zero. L’ingesso di materia e/o energia
(giacché la materia è una forma di energia, d’ora in poi si parlerà genericamente di energia)
può, infatti, determinare una rottura di simmetria, per effetto della quale si abbassa
l’entropia del sistema. Si dice allora, semplificando molto, che il sistema importa entropia
negativa o neg-entropia, che va a contrastare l’aumento spontaneo di entropia dovuto
ai flussi interni di energia. Se, dunque, il destino dei sistemi isolati è il raggiungimento
del livello massimo di entropia, quello dei sistemi aperti dipende dal bilancio entropico.
Posto Se e Si rispettivamente l’entropia esterna importata e l’entropia interna al sistema,
sono configurabili tre situazioni:
δSe + δSi = 0
δSe + δSi < 0
δSe + δSi > 0
Laddove δSe e δSi si equivalgano (prima situazione) e laddove siano uniformi anche
le intensità dei flussi responsabili delle variazioni, si ha la condizione di stato stazionario,
che è la condizione normale dei sistemi biologici. Si tratta dello stato di minima entropia
possibile e di minima produzione di entropia per unità di tempo che, partendo dai sistemi
in equilibrio termodinamico, viene raggiunto attraverso una forte importazione di negentropia
(seconda situazione). Il bilancio entropico positivo (terza situazione) si verifica
5 Esempi di sistemi statici o ordinali sono anche una matrice numerica, un manufatto, una collezione di monete,
una biblioteca. Sono sistemi in quanto diversi e più informativi dei semplici insiemi corrispondenti, ma, a differenza
dei sistemi dinamici, hanno conformazione fissa, dato che i loro elementi strutturali non ammettono cambiamenti
di stato.