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.
Una funzione di stato dipende solamente dal valore assunto da alcuni parametri che caratterizzano le proprietà macroscopiche del sistema (volume, pressione, temperatura) senza dipendere dalla struttura microscopica del sistema stesso.
Esempi di funzioni di stato sono l'entropia e l'entalpia e l'energia interna.
Le funzioni di stato sono grandezze fisiche che dipendono unicamente dalle condizioni in cui si trova il sistema e sono indipendenti dal modo in cui quel sistema è stato ottenuto.
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.
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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