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Funzioni di Stato

Definizione di funzione di stato

Un sistema termodinamico è descritto attraverso grandezze fisiche, caratteristiche di ogni stato, i cui valori dipendono unicamente dalle condizioni in cui si trova il sistema e sono indipendenti dal modo in cui quel sistema è stato ottenuto.

Tali grandezze sono chiamate funzioni di stato.

Esempi di funzioni di stato sono: la temperatura, l'energia, il volume, la pressione, l'entropia e l'entalpia.

funzioni di stato

Pressione e volume sono esempi di funzioni di stato

Non sono funzioni di stato invece quelle grandezze che dipendono dalle condizioni iniziali e finali del sistema e dal modo in cui tale variazione si compie.

Tali grandezze sono chiamate funzioni di percorso.

Esempi di funzioni di percorso sono: il calore e il lavoro.

Calore e lavoro non sono funzioni di stato in quanto il loro valore dipende dal modo in cui tali grandezze sono scambiate con l'ambiente e dal percorso seguito.

Volendo riportare esempi di funzione di stato e di funzioni di percorso che riguardano la vita quotidiana, possiamo dire che l'altezza di una montagna è una funzione di stato, il cui valore non dipende dal percorso seguito per raggiungerla, mentre la distanza percorsa per raggiungere la vetta della montagna è una funzione di percorso poichè il suo valore dipende dal percorso seguito per raggiungerla.

Un esempio di funzione di stato è la variazione di energia interna di un sistema. Indicando con Q e L le quantità di calore e di lavoro scambiate e con ∆U la differenza tra l'energia interna posseduta nel punto b e quella posseduta nel punto a, cioè ∆U = Ub - Ua, il primo principio della termodinamica è espresso dalla relazione:

∆U = Q - L

Tale equazione significa che la variazione dell'energia interna di un sistema è pari alla differenza fra le quantità di calore e di lavoro scambiate con l'ambiente.

Il passaggio del sistema dallo stato a allo stato b può realizzarsi in infiniti modi; l'esperienza dimostra che il valore ∆U = Ub - Ua è indipendente dal cammino percorso per passare dallo stato a allo stato b.

Va fatta però un'osservazione importante: il valore di ∆U non dipende dal cammino percorso, ma non i valori di Q e L singolarmente: ciascuno di essi varia a seconda del cammino percorso ed è solo la differenza Q - L che è funzione di stato.

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