Quali sono le proprietà termodinamiche?
Nella scienza, le proprietà termodinamiche sono caratteristiche utilizzate per descrivere un sistema fisico. Si riferiscono a qualità come calore, pressione e temperatura, che influenzano i fenomeni dell'atmosfera terrestre alle velocità con cui si verificano reazioni chimiche. Lo scambio di calore tra oggetti avviene quasi ovunque nel mondo naturale ed è molto importante per la funzione della tecnologia moderna. Le proprietà termodinamiche misurano i vari fattori che influenzano questo processo tra due o più oggetti. Gli ingegneri li usano per progettare macchine migliori e più efficienti.
Le proprietà termodinamiche si riferiscono ai parametri con cui scienziati e ingegneri analizzano una particolare regione, chiamata sistema fisico, come un motore o un oggetto naturale. Rimanendo costante all'interno di un sistema, cose come la temperatura e la pressione forniscono informazioni su come qualcosa utilizza energia ed esegue il lavoro. Queste proprietà vengono utilizzate per determinare domande quali quanto lavoro può svolgere una determinata macchina o la quantità di energia necessaria per accelerare una reazione chimica nell'industria. Possono essere usati per classificare un sistema come aperto o chiuso, a seconda che sia la materia sia l'energia possano fluire dentro e fuori da esso.
Il calore che deve essere inserito in un sistema e il lavoro che deve essere fatto per aumentarne l'energia interna sono tutte proprietà termodinamiche. L'energia può essere trasferita dal calore tra oggetti di diverse temperature. Il trasferimento di calore spontaneo si verifica quando il calore si sposta da un corpo con una temperatura più elevata verso un oggetto più freddo, mentre il movimento inverso richiede di lavorare. L'energia libera è la misura di quanta energia di un sistema termodinamico può essere utilizzata per fare un lavoro, mentre l'entropia misura la quantità di energia persa, sprecata o altrimenti inutilizzata.
La temperatura termodinamica è una proprietà importante perché consente a scienziati e ingegneri di calcolare la temperatura assoluta di un oggetto. È una misura della perdita di calore e dell'assorbimento di un sistema, che insieme rappresentano lo scambio di energia che si verifica in esso. Poiché la termodinamica è una branca della scienza interessata allo scambio e alla conversione di energia, questa proprietà è essenziale per descrivere lo stato di un sistema. Si dice che proprietà come la temperatura siano intense perché sono indipendenti dalle dimensioni di un dato sistema, a differenza del volume o della pressione, che variano con le dimensioni dell'oggetto.
Ingegneri e chimici usano proprietà termodinamiche per costruire motori e pianificare reazioni chimiche che massimizzano l'uso efficiente dell'energia termica. I principi termodinamici sono stati scoperti in parte durante la Rivoluzione industriale durante la ricerca di macchine più efficienti, in particolare quelle negli impianti tessili a vapore. Questa prima enfasi sull'uso scientifico applicato delle proprietà termodinamiche ha portato a molte scoperte pratiche. Un esempio del valore pratico di queste informazioni si trova nella progettazione di scambiatori di calore, come i radiatori delle automobili, che mediano il trasferimento di energia termica da un oggetto a un altro.