Il concetto di Termodinamica sembra molto complicato , in realtà è il concetto scientifico più semplice e nello stesso tempo più importante che conosciamo . Ambedue le Leggi della Termodinamica possono essere espresse in una breve frase :
«La Quantità di Energia Totale dell' Universo è Costante e l' Entropia Totale è in Continuo Aumento» .
Questa Frase significa che è impossibile sia Creare che Distruggere Energia . La Quantità di Energia nell' Universo è stata Fissata sin dall' inizio del Tempo e rimarrà Costante fino alla fine del Tempo .
La Prima Legge è la Legge della Conservazione : essa postula che , mentre l' Energia Non può essere nè Creata nè Distrutta , può tuttavia essere Trasformata da una Forma all' Altra .
Esempio :
Immaginiamo di prendere una certa Quantità di Calore e di Trasformarlo in Lavoro. Così facendo , Non abbiamo Distrutto il calore , ma lo abbiamo solo Trasferito in un altro Luogo o forse lo abbiamo Trasformato in un' altra Forma di Energia .
Prendiamo in considerazione ad Esempio il Motore di un' Automobile . L' Energia contenuta nella Benzina è uguale al Lavoro compiuto dal Motore a Benzina , più il Calore Generato , più l' Energia Presente nei Motori di Scarico .
Anche in questo caso , la cosa più importante da ricordare è che Non è possibile Creare Energia . Nessuno è mai riuscito a Crearla e Nessuno vi riuscirà Mai . La sola cosa che si può fare è Trasformare Energia da uno Stato all' Altro .
E' difficile comprendere questo concetto se non si considera che qualsiasi cosa è costituita da Energia .
L' Aspetto , la Forma e il Movimento di qualsiasi Cosa Esistente è in realtà soltanto una Espressione delle Diverse Concentrazioni e Trasformazioni dell' Energia .
Una Persona , un Grattacielo , un' Automobile e un filo d' Erba rappresentano Tutti Energia che è stata Trasformata da uno Stato all' Altro .
Quando viene costruito un Grattacielo o Nasce un filo d' Erba ciò avviene ad opera di Energia che è stata catturata da qualche altra parte .
Quando il Grattacielo viene raso al suolo o il filo d' Erba muore , l' Energia in essi contenuta Non Scompare , viene semplicemente Restituita all' Ambiente .
Se si dovesse tener conto soltanto della Prima Legge della Termodinamica , Non vi sarebbe alcun Problema e si potrebbe usare Energia in Continuazione senza Mai Esaurirla .
Ma sappiamo che le cose non vanno così .
Ad Esempio , se bruciamo un pezzo di Carbone , l' Energia rimane , ma viene Trasformata in Anidride Carbonica e in altri Gas che si Disperdono nello Spazio .
Anche se in questo processo Non è stata perduta Energia , sappiamo che Non possiamo bruciare nuovamente quel pezzo di Carbone ottenendone lo stesso Lavoro.
La spiegazione di questo fatto è data dalla Seconda Legge della Termodinamica , la quale dice che ogni volta che l' Energia viene Trasformata da uno Stato all' Altro è Necessario pagare uno «Scotto» .
Questo «Scotto» è rappresentato da una perdita della Quantità di Energia Disponibile per eseguire in futuro Lavoro di un certo Tipo . Il Termine che descrive questo fatto è Entropia .
L' Entropia è una misura della Quantità di Energia che non è più possibile convertire in Lavoro .
Il Termine è stato Coniato da un Fisico Tedesco , Rudolf Clausius , nel 1868 , ma il Principio che ne sta alla Base è stato riconosciuto per la prima volta 40 anni prima da un giovane ufficiale dell' Esercito Francese , Sadi Carnot , che cercava di comprendere meglio il principio di funzionamento di un Motore a Vapore .
Egli scoprì che il Motore funzionava perchè una parte del Sistema era molto Fredda e l' altra parte molto Calda . In altre parole , per poter Trasformare Energia in Lavoro , vi deve essere una differenza nella concentrazione di Energia ( cioè differenza di Temperatura ) in diverse parti di un Sistema .
Si ottiene Lavoro quando l' Energia si Trasferisce da un Livello più Alto di concentrazione a un Livello più Basso ( o da una Temperatura più Elevata a una Temperatura più Bassa ) .
Ma il fatto più importante è che , ogni qualvolta l' Energia si Trasferisce da un Livello all' Altro , resta Disponibile una Minore Quantità di Energia per eseguire Lavoro in una occasione Successiva .
Per esempio l' Acqua che precipita da una Diga in un Lago , mentre cade , può essere usata per produrre Elettricità o per far ruotare una ruota di un mulino o per svolgere qualsiasi altra funzione utile , ma quando però ha raggiunto il fondo , Non è più in grado di eseguire un Lavoro .
L' acqua che forma una superficie piana Non può essere usata per fare ruotare neppure la più piccola macina da mulino .
Questi Due Stati vengono descritti come Stato di Energia Disponibile o di Energia Libera in contrapposizione allo Stato di Energia Non Disponibile o di Energia Vincolata .
Un Aumento di Entropia , quindi , significa una Diminuzione di Energia Disponibile. Ogniqualvolta accade qualcosa nel Mondo Naturale , una certa Quantità di Energia si Esaurisce e Non è più Disponibile per produrre Lavoro .
Questa Energia Non Disponibile è ciò che generalmente si Chiama «INQUINAMENTO».
Molti pensano che l' Inquinamento sia un sottoprodotto dei processi produttivi .
In effetti , l' Inquinamento è la somma Totale di tutta l' Energia Disponibile nel Mondo che è stata Trasformata in Energia Non Disponibile .
I Rifiuti , quindi , sono Energia Dissipata .
Poichè , in base alla Prima legge , l' Energia Non può essere nè Creata , nè Distrutta , ma solo Trasformata e poichè in base alla Seconda Legge la si può solo Trasformare in un Senso ( verso uno Stato Dissipato ) L' Inquinamento è in sostanza un altro Nome dell' Entropia : rappresenta cioè una misura dell' Energia Non Disponibile presente in un Sistema .
Ritorniamo ora a Clausius , l' Uomo che Ideò il termine Entropia . Clausius comprese che in un Sistema chiuso la differenza tra livelli di Energia tende sempre ad annullarsi .
Chiunque abbia avuto occasione di estrarre un ferro dal fuoco , ha potuto osservare lo stesso fenomeno che Clausius ha tradotto in legge .
Quando si toglie dal fuoco un ferro rovente e lo si tiene in aria , si constata subito che il ferro rovente inizia a Raffreddarsi , mentre l' aria circostante inizia a Riscaldarsi . Questo avviene perchè il Calore passa sempre dal corpo più caldo al corpo più freddo. Alla fine , quando è trascorso un tempo sufficiente , si può toccare il ferro e sentire con la mano l' aria circostante ed ecco che si può constatare che entrambi hanno raggiunto la Stessa Teperatura .
Gli Esperti lo chiamano Stato di Equilibrio , lo stato in cui Non vi è più alcuna Differenza fra i Diversi Livelli Energetici .
Si tratta dello stesso Stato in cui si trova L' Acqua quando forma una superficie Piana .
In Entrambi i Casi sia il Ferro Raffreddato che l' Acqua Ferma Non sono più in grado di eseguire un Lavoro Utile .
La loro Energia è Energia Vincolata o Energia Non Disponibile .
Ma questo Non significa che l' Acqua non possa poi essere nuovamente riportata in secchi alla sommità della diga e poi riversata in basso oppure che il Ferro non possa essere riscaldato , ma , in ogni caso , significa che nel Processo si dovrà usare una Nuova Fonte di Energia Libera o Disponibile .
Lo Stato di Equilibrio è lo Stato in cui l' Entropia ha raggiunto un Massimo , in cui Non vi è più Energia Libera Disponibile per eseguire altro Lavoro .
Clausius riassume la seconda Legge della Termodinamica concludendo che nel Mondo L' Entropia ( la Quantità di Energia Non Disponibile ) tende sempre verso un Massimo .
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