La capacità termica e l'entropia sono due facce della stessa medaglia. Sono concetti scientifici strettamente correlati che sono interdipendenti e possono essere studiati in relazione l'uno con l'altro.
La capacità termica è un concetto misurabile, mentre l'entropia è più astratta.
Punti chiave
- La capacità termica rappresenta il calore necessario per modificare la temperatura di una sostanza di un grado, mentre l'entropia misura il disordine o la casualità in un sistema.
- La capacità termica è una proprietà estesa dipendente dalla quantità di sostanza, mentre l'entropia è una funzione di stato che dipende dallo stato attuale del sistema.
- Sia la capacità termica che l'entropia svolgono un ruolo cruciale nella comprensione della termodinamica e nella previsione degli esiti dei processi legati al calore.
Capacità termica vs entropia
Capacità termica è la quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura di una sostanza di un grado Celsius o Kelvin. L'entropia è una misura del disordine o della casualità di un sistema, definita come la quantità di energia termica che non può essere convertita in lavoro utile quando il sistema raggiunge l'equilibrio termico.
La capacità termica si riferisce alla proprietà fisica della materia attribuita alla quantità di calore impartita a un oggetto che si traduce ulteriormente in una differenza di temperatura di detto oggetto da parte di un'unità.
La capacità termica è anche nota come capacità termica. joule per kelvin, comunemente scritto come J/K, è riconosciuto come il SI ufficiale del calore o della capacità termica.
L'entropia è definita come una quantità termodinamica che viene utilizzata per rappresentare la quantità di energia termica di un dato sistema che non è possibile convertire in lavoro produttivo.
È un concetto scientifico utilizzato per calcolare e osservare l'incertezza, il disordine, la casualità o il caos visti in un sistema.
Il concetto di entropia aiuta a studiare la direzione del cambiamento spontaneo. L'entropia è ampiamente utilizzata per analizzare fenomeni comuni.
Tavola di comparazione
| Parametri di confronto | Capacità termica | entropia |
|---|---|---|
| Significato | Si riferisce al cambiamento della temperatura di un oggetto. Questo cambiamento è il risultato dell'energia assorbita. | È il conteggio dei sistemi specifici sotto i quali si può trovare un materiale, dati i parametri termodinamici noti. |
| Dipendenza | Sia dipendente dal materiale che dal processo, misura la variazione di temperatura dell'oggetto e può essere sia reversibile che irreversibile. | Indipendentemente da qualsiasi oggetto o materiale, la maggior parte dei processi è, tuttavia, irreversibile, rendendoli dipendenti dal processo. |
| Valore | Un valore assoluto della capacità termica può essere determinato mediante sperimentazione | Il valore assoluto dell'entropia non può essere determinato. Tuttavia, l'entropia può essere espressa utilizzando valori relativi. |
| Relazione | La capacità termica è la velocità di variazione dell'entropia con la temperatura. | L'entropia è calcolata come il riempimento cumulativo delle destinazioni energetiche tra lo zero assoluto (immobile) e una data temperatura. |
| Calcolo | Q=mcΔT Q = energia termica m = massa c = calore specifico capacità ΔT = variazione di temperatura | S=kblnΩ S = entropia kb = costante di Boltzmann ln = logaritmo naturale Ω = numero di configurazioni microscopiche |
Cos'è la capacità termica?
La capacità termica misura la differenza di temperatura di un oggetto o materiale quando l'energia viene assorbita o impartita dal materiale.
È la proprietà della materia che è di natura fisica, calcolando la quantità di energia che l'oggetto suddetto deve assorbire affinché produca una variazione della sua temperatura interna di una singola unità.
La capacità termica è studiata per essere una proprietà estensiva.
Il valore di calore che deve essere aggiunto o immesso in un determinato oggetto o materiale per innalzarne la temperatura varia a seconda della temperatura iniziale del prodotto in questione e della quantità di pressione applicata.
La quantità di calore da aggiungere varia anche con le transizioni di fase, come la vaporizzazione o la fusione.
Il processo per trovare la capacità termica è piuttosto semplice per ogni dato oggetto.
L'oggetto viene prima misurato e lentamente viene introdotto ad esso una quantità specifica di calore e osservato affinché la temperatura diventi nuovamente uniforme. Successivamente, viene misurata e annotata la variazione di temperatura.
Questo metodo per tentare di calcolare la capacità termica del materiale funziona meglio per i gas e offre misurazioni meno precise nel caso dei solidi.
L'unità SI è joule per kelvin o in alternativa J/K o J⋅K−1 per la capacità termica. La capacità termica di un dato oggetto è la quantità di energia divisa per una variazione di temperatura.
Che cos'è l'entropia?
L'entropia è un concetto scientifico che può essere studiato come una proprietà fisica misurabile. È definito come la misura quantitativa della casualità, del disordine o del caos in un dato sistema.
Situato sotto termodinamica, questo concetto riguarda il trasferimento di energia termica all'interno di un sistema.
L'entropia è fondamentale e gioca un ruolo chiave nella seconda legge della termodinamica.
Citato dallo scienziato e ingegnere scozzese Macquorn Rankine nel 1850, il concetto di termodinamica è stato chiamato in una varietà di modi diversi, come la funzione termodinamica e il potenziale di calore.
Invece di una qualche forma di "entropia assoluta", i fisici studiano il cambiamento di entropia che si verifica in uno specifico processo termodinamico.
Il cambiamento di entropia è indipendente dal materiale e dipendente dal processo, poiché alcuni processi sono irreversibili o impossibili.
È stato osservato che la variazione di entropia è proporzionale al trasferimento di calore in un processo reversibile (a temperatura costante).
Tuttavia, la maggior parte dei processi è irreversibile, quindi la quantità dipende dal processo.
L'entropia conta il numero di stati specifici in cui si può trovare il sistema, dati i parametri termodinamici noti.
L'entropia può essere studiata attraverso due approcci: le prospettive macroscopiche e microscopiche della termodinamica classica e della meccanica statistica, rispettivamente.
Principali differenze tra capacità termica ed entropia
- La differenza tra capacità termica ed entropia è che mentre la capacità termica dipende dal materiale o dall'oggetto, come misurare la variazione della sua temperatura quando il materiale assorbe energia, l'entropia, d'altra parte, non si basa su alcun oggetto.
- L'entropia conta il numero di stati specifici in cui si può trovare il sistema, dati i parametri termodinamici noti, mentre la capacità termica misura la variazione di grado della temperatura.
- La capacità termica dipende sia dal materiale che dal processo. L'entropia è indipendente dal materiale e dipendente dal processo.
- La capacità termica è la velocità di variazione dell'entropia con la temperatura. L'entropia è un noto concetto scientifico che misura l'energia termica del sistema in questione per un'unità che non è disponibile per alcun lavoro di effetto.
- La capacità termica ha un valore assoluto, mentre l'entropia non ha un valore assoluto.
- https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ja01298a023
- https://newbedev.com/difference-between-heat-capacity-and-entropy
Ultimo aggiornamento: 13 luglio 2023
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Emma Smith ha conseguito un master in inglese presso l'Irvine Valley College. Giornalista dal 2002, scrive articoli sulla lingua inglese, lo sport e il diritto. Leggi di più su di me su di lei pagina bio.
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