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la termodinamica è la scienza che studia gli effetti dei trasferimenti e delle conversioni di energia, in tutte le sue forme, nei sistemi studiati da un punto di vista macroscopico.

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ha moltissimi campi di applicazione, dal funzionamento dei motori a combustione interna, alla produzione di energia elettrica le sue alternative, ed è anche responsabile di fenomeni atmosferici ed ambientali.

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il sistema è la porzione di universo presa in esame. per essere definito tale, tutte le grandezze a cui si è interessati devono avere valori uniformi in tutto il sistema. tutta la parte di universo che circonda il sistema è detta ambiente e sono solitamente separati da un confine fisico anche se a volte si differiscono soltanto per alcune proprietà fisiche come la diversa densità. Sistema e ambiente insieme formano l'universo.

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i sistemi vengono caratterizzati in base all'influenza che l'ambiente ha su di loro.

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sistemi aperti: se sono possibili scambi di materia ed energia con l'ambiente.

chiusi: se sono possibili solo scambi di energia.

adiabatici: se non sono possibili scambi di calore, ma di materia si.

isolati: se non sono possibili scambi.

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le grandezze fisiche prese in esame possono essere legate da relazioni algebriche che consentono, note alcune, di determinare le altre. queste relazioni vengono chiamate '' relazioni di stato''. la più importante è PV=nRT

alcune grandezze fisiche dipendono esclusivamente da grandezze di stato e prendono il nome di funzioni di stato. esempi di funzioni di stato sono l'entalpia e l'entropia.

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un sistema si trova in uno stato di equilibrio termodinamico quando:

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un sistema si trova in uno stato di equilibrio termodinamico quando:

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è a uno stato stazionario( quando le variabili di stato si mantengono costanti)

le sue proprietà sono uniformi in ogni punto del sistema

non si manifestano flussi di materia o energia ne tra sistema e ambiente ne diverse parti del sistema.

eventuali reazioni chimiche sono all'equilibrio.

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le grandezze più usate per rappresentare lo stato di un sistema sono il volume e la pressione entrambe riportate sul piano di Clapeyron.

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indica che è avvenuta o sta avvenendo una trasformazione, che se procede attraverso una successione di diversi stati di equilibrio è detta reversibile, se non si possono riconoscere vari stati di equilibrio è detta irreversibile.

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il primo principio della termodinamica ci dice che l'energia interna di un sistema dipende dalla quantità di calore e di lavoro ( entrambe forme di energia) e che si trova facendo calore - lavoro sapendo che il calore assorbito dal sistema ha segno positivo mentre il lavoro compiuto dall'ambiente sul sistema ha segno negativo.

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la relazione tra calore e lavoro fu studiata da James joule nell'ottocento grazie ad un macchinario da lui stesso costruito che convertiva il lavoro in calore e scopri che 4220 joule corrispondevano ad una caloria ( quantità di calore necessaria ad aumentare di 1 grado 1 kilo di acqua)