Chimica fisica- Calore e lavoro

Il calore e il lavoro sono due modi diversi di trasferire energia da un sistema  all’altro.

Il calore è il trasferimento di energia termica tra i sistemi, mentre il lavoro è il trasferimento di energia meccanica tra due sistemi.

Questa distinzione tra il movimento microscopico  e il movimento macroscopico  è cruciale per il funzionamento dei processi termodinamici.

J. Joule dimostrò per primo l’equivalenza tra il calore (energia termica) e le altre forme di energia.

Le successive esperienze condussero al seguente risultato che esprime l’equivalenza tra calore e lavoro:

1 cal = 4.184 J essendo la caloria la quantità di calore che bisogna somministrare a un grammo di acqua per portare la sua temperatura da 14.5 °C a 15.5 °C .
Consideriamo un gas contenuto in un cilindro munito di pistone : se ad un certo istante il gas viene compresso il sistema riceve lavoro dall’esterno ( – L) . Se invece ad un altro istante il gas si espande , il sistema compie lavoro sull’esterno ( + L) . Così pure , se ad un dato istante il gas si riscalda , il sistema riceve calore dall’esterno ( + Q) , se invece ad un altro istante si raffredda , il sistema cede calore ( – Q )

Se ad un sistema chimico a massa costante , facciamo subire una qualsiasi trasformazione aperta , la somma degli scambi termici complessivi non coincide con la somma degli scambi dinamici complessivi ovvero

Q – L ≠ 0

Primo principio della termodinamica

A partire dagli esperimenti e dalle conclusioni di Joule si è compreso  che calore e lavoro sono due diverse forme di energia, ovvero due diversi modi in cui l’energia è scambiata tra i sistemi.