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Home Chimica Fisica

Entropia nei processi irreversibili

di Chimicamo
29 Giugno 2021
in Chimica Fisica, Termodinamica
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entropia nei processi irreversibili-chimicamo

entropia nei processi irreversibili-chimicamo

La variazione di entropia è strettamente valida solo per processi reversibili, come quelli utilizzati in un motore di Carnot. Tuttavia, possiamo trovare la variazione di entropia nei processi irreversibili.

Infatti l'entropia è una funzione di stato pertanto la sua variazione è indipendente da come si verifica il cambiamento.

L'aggettivo irreversibile suggerisce l'idea di una precisa direzione nello svolgersi di un processo : ad esempio il passaggio di calore da un corpo caldo a uno freddo.

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L'irreversibilità di tali processi è dovuta al fatto che non avvengono spontaneamente in senso contrario. Ogni volta che si verificano  processi irreversibili si ha sempre un aumento globale di entropia per l'insieme “ sistema + ambiente”.

Si consideri un sistema che passa reversibilmente da uno stato iniziale a uno stato finale, vicinissimo a quello iniziale, assorbendo dall'esterno il calore dQrev. Poiché in un processo reversibile la temperatura Ts del sistema è uguale alla temperatura Ta dell'ambiente si ha :

dSsistema = dQrev/Ts  (*)

mentre l'ambiente esterno, dato che Ts=Ta, , diminuisce la propria entropia della medesima quantità :

dSambiente = – dQrev/Ta = – dQrev/Ts (°)

sommando membro a membro la (*) e la (°) si ha:

dSsistema + dSambiente= dQrev/Ts – dQrev/Ta=0

che per processi finiti assume la forma

ΔSsistema +   ΔSambiente=0

Pertanto in una trasformazione reversibile l'entropia del sistema aumenta o diminuisce nella medesima misura con la quale diminuisce o aumenta l'entropia dell'ambiente esterno, ovvero in un cambiamento reversibile la variazione di entropia in un sistema isolato è pari a zero.

LEGGI ANCHE   Terzo principio della termodinamica

Prendiamo ora in considerazione il medesimo sistema che, assorbendo dall'esterno il calore infinitesimo dQirr passa spontaneamente e quindi irreversibilmente attraverso gli stati iniziale e finale esaminati nel processo reversibile.

Poiché gli stati finale e iniziale sia del processo irreversibile che del processo reversibile coincidono ed essendo l0entropia una funzione di stato possiamo dire

dSsistema = dQirr/Ts = dQrev/Ts

invece, la diminuzione dell'entropia dell'ambiente esterno, espressa dalla relazione

dSambiente = – dQirr/Ta

è minore in valore assoluto dell'aumento dell'entropia del sistema infatti affinché del calore venga ceduto spontaneamente, e quindi irreversibilmente, dall'ambiente esterno al sistema, la temperatura dell'ambiente esterno Ta deve essere maggiore della temperatura del sistema Ts. Pertanto :

dSsistema + dSambiente = dQirr/Ts – dQirr/Ta›0 ( nei processi irreversibili)

questa disequazione, applicata ad una trasformazione finita e irreversibile assume la forma :
ΔSsistema  +ΔSambiente = ΔSsistema isolato  ›0

questa disequazione ci permette di enunciare il seguente principio :

In una trasformazione irreversibile l'entropia del sistema aumenta in misura maggiore di quanto diminuisce l'entropia dell'ambiente esterno ovvero in una trasformazione irreversibile la variazione globale di entropia di un sistema isolato è sempre maggiore di zero.

Poiché i fenomeni naturali sono tutti irreversibili e poiché l'Universo è un sistema isolato, l'entropia dell'Universo aumenta sempre .

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Tags: caloreentropiaprocessi irreversibili

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Maurizia Gagliano, Dottore in Chimica e Docente. Massimiliano Balzano, Dottore in Scienza e Ingegneria dei Materiali.

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Il Progetto Chimicamo

Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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