Appunti di Meccanica Statistica - INFN

4 CHAPTER 1. PROLOGO: LA TERMODINAMICA DEI PRINCIPIalmeno due sorgenti a due temperature diverse 1 t 1 e t 2 > t 1 , ed è facile concludereche una trasformazione ciclica (o ciclo) che scambia calore con queste duesorgenti non può che essere fatta da due isoterme collegate da due adiabatiche.E’ anche semplice descrivere il bilancio energetico di un qualunque sistema termodinamicoM che compie tale ciclo, detto macchina di Carnot (v. fig. 1a).t 2Q 2✓✏ ❄M ✲L✒✑Q 1❄t 1L ′t 2✻Q ′ 2 Q 2☛ ✟✓✏❄✲RM ✲L✡ ✠✒✑Q 1 ✻ Q 1❄t 1fig. 1 afig. 1 bLa macchina M assorbe una certa quantità di calore Q 2 dal termostato a temperaturapiù alta t 2 e ne cede una quantità Q 1 a quello a temperatura più bassa t 1 .La differenza viene trasformata in lavoro L = Q 2 − Q 1 . Il rendimento η dellamacchina termica M è il rapporto tra il lavoro fornito e il calore assorbito daltermostato più caldo:η ≡ L Q 2= 1 − Q 1Q 2.Naturalmente Q 1 > 0, cioè il sistema M cede effettivamente calore al termostatoa temperatura più fredda, altrimenti, se Q 1 ≤ 0, mettendo a contatto per un certotempo i due termostati è immediato realizzare una trasformazione ciclica il cuiunico risultato sarebbe la trasformazione in lavoro della quantità di calore Q 2preso da un’ unica sorgente , in violazione del postulato di Kelvin, perciòη < 1 . (1.1.1)Questa è una nuova versione del II principio, che cronologicamente è stata laprima ed ha preceduto persino la formulazione del I principio. Infatti è del 18241 in questa sezione usiamo come scala delle temperature una qualunque scala empirica basatasu un termometro a liquido termomometrico non specificato