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.

Il primo principio della termodinamica rappresenta una estensione del principio di conservazione dell’energia. Esso afferma che l’energia di un sistema termodinamico non si crea né si distrugge, ma si trasforma, passando da una forma a un’altra.

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