Termodinamica e entropia dell'universo

Termodinamica e entropia dell'universo

Messaggioda lux il sab 25 lug 2009, 19:02

salve a tutti, è la prima volta che scrivo e vorrei porre una domanda che mi è venuta in mente sulla termodinamica applicata all'universo. Spero sia la sezione giusta e non ho trovato altre discussioni simili.

la domanda è questa: in base al I principio della termodinamica dQ = dU + dL, l'universo è considerato un sistema isolato, quindi dQ = 0 perché l'universo non può avere apporti di calore esterni a se stesso, tuttavia anche espandendosi l'universo non può compiere lavoro, non c'è nulla al di fuori dell'universo, quindi dL = 0. Il I principio diventa allora dU = 0, ma se la variazione di energia interna del sistema è 0 allora è una trasformazione assimilabile a una trasformazione ciclica, quindi se l'entropia è una funzione di stato allora l'entropia iniziale dell'universo è uguale a quella finale. Allora quello che si dice in giro sull'entropia e morte termica dell'universo è sbagliato? Oppure sono io che non ho proprio capito l'entropia? :)
lux
 
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Messaggioda rrronny il dom 26 lug 2009, 3:43

lux ha scritto:[...] se la variazione di energia interna del sistema è 0 allora è una trasformazione assimilabile a una trasformazione ciclica [...]

Car* lux,
una trasformazione termodinamica ha luogo se un sistema scambia energia e/o calore con un altro sistema.
Se si considera l'universo come sistema isolato:
1) Con quale sistema potrebbe scambiare energia o calore?
2) La sua entropia è non decrescente per il secondo principio della termodinamica.
"Principio", in fisica, significa postulato.

Detto questo...
Se un po' ti guardi intorno, riconoscerai che il livello medio dei problemi discussi da queste parti è relativamente alto. Non si tratta di un fatto casuale, ma di una precisa scelta editoriale, per cui si è stabilito di prediligere la qualità alla quantità. Lo scopo di queste pagine, infatti, è di radunare semplici appassionati o veri e propri cultori di diversi settori scientifici, per dare libero sfogo alla loro creatività. In particolare, le finalità del forum non includono né il tutoring né tanto più lo svolgimento dei compiti per casa. Non per pigrizia, né per cattiveria, ma nella ferma convinzione (ampiamente condivisa dalla comunità) che il sudore è sempre ripagato, e non esistono scorciatoie alla conoscenza. Per queste ragioni, la discussione verrà presto trasferita altrove e sparirà, di conseguenza, dalla board dove attualmente si trova. In ogni caso, puoi provare ad utilizzare la funzione di ricerca interna per risalire ad altri thread, che affrontano, in un modo o nell'altro, questioni vicine allo spirito del tuo problema. Oppure, in ultima battuta, rivolgiti altrove.

Buona permanenza,
Roberto
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Messaggioda Gianmarco il sab 3 ott 2009, 13:19

lux ha scritto:[...] se la variazione di energia interna del sistema è 0 allora è una trasformazione assimilabile a una trasformazione ciclica [...]

rrronny ha scritto:[...] una trasformazione termodinamica ha luogo se un sistema scambia energia e/o calore con un altro sistema.
Se si considera l'universo come sistema isolato:
1) Con quale sistema potrebbe scambiare energia o calore?

Ma a che titolo l'universo sarebbe un sistema termodinamico, e poi quando si parla di universo in un modello di universo aperto che significa parlare di sistema isolato?

2) La sua entropia è non decrescente per il secondo principio della termodinamica.
"Principio", in fisica, significa postulato.

C'è una differenza piuttosto sostanziale fra principio e postulato, un principio spesso viene introdotto senza che sussista una teoria assiomatica della disciplina, a scopo euristico, ma il fatto di assumere un principio non necessariamente significa che questo acquisisce automaticamente lo status di postulato. Siccome nella storia della termodinamica esistono varie formulazioni teoriche, occorre precisare un minimo il quadro teorico di riferimento prima di dire che l'entropia è una funzione non decrescente come conseguenza di un principio, anche perchè è improbabile che un teorema discenda da un solo postulato.
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Messaggioda rrronny il sab 3 ott 2009, 18:29

Gianmarco ha scritto:Ma a che titolo l'universo sarebbe un sistema termodinamico, e poi quando si parla di universo in un modello di universo aperto che significa parlare di sistema isolato?

Beh il titolo del thread è "Termodinamica e entropia dell'universo". Il termine "aperto" si riferisce a proprietà geometriche e non termodinamiche dell'universo, almeno per quanto io ne sappia.
Detto questo sono perfettamente d'accordo con te sul fatto che la termodinamica classica non si concilia granché con teorie affermate come quella quantistica e quella della gravitazione.

Gianmarco ha scritto:C'è una differenza piuttosto sostanziale fra principio e postulato [...]

Un principio è un postulato fisico, sperimentalmente evidente. Per esempio "Principio di Relatività" e "Postulato di Relatività" nella letteratura sono utilizzati come sinonimi. Una teoria assiomatica, ad esempio la teoria degli insiemi, si fonda appunto su degli assiomi. Per quanto riguarda le teorie termodinamiche magari sarai più ferrato di me, comunque la termodinamica che conosco fa discendere la non decrescenza dell'entropia da un principio.
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Messaggioda Gianmarco il dom 4 ott 2009, 23:46

rrronny ha scritto:
Gianmarco ha scritto:Ma a che titolo l'universo sarebbe un sistema termodinamico, e poi quando si parla di universo in un modello di universo aperto che significa parlare di sistema isolato?

Beh il titolo del thread è "Termodinamica e entropia dell'universo". Il termine "aperto" si riferisce a proprietà geometriche e non termodinamiche dell'universo, almeno per quanto io ne sappia.


Trovo difficile che rimangano distinte queste due questioni, perchè la geometria è il supporto della dinamica e quindi ogni derivazione statistica di proprietà termodinamiche deve fare i conti con le proprietà geometriche del sistema nel quale la dinamica si svolge, anche quando le specifiche condizioni geometriche possono essere trascurate in virtù di opportuni limiti statistici (il limite termodinamico nelle sue varie espressioni).

Detto questo sono perfettamente d'accordo con te sul fatto che la termodinamica classica non si concilia granché con teorie affermate come quella quantistica e quella della gravitazione.


diciamo che la termodinamica classica considera elettivamente sistemi in equilibrio termodinamico, ma poi è anche vero che la storia della termodinamica si è evoluta, e che anche senza fare i conti con le derivazioni statistiche ab-initio la termodinamica classica può dire qualcosa sui sistemi fuori equilibrio. C'è una sottigliezza, infatti, il secondo principio dal punto di vista della meccanica statistica (sia classica che quantistica) è fondamentalmente un principio che parla di scambi termici che presuppongono di fatto che due sistemi in contatto termico non siano __mutuamente__ in equilibrio termico, anche se si può sempre supporre che i sistemi attraversino stati di equilibrio, in tal modo il sistema complessivo non è in equilibrio termodinamico e l'entropia, pur essendo una funzione di stato, può aumentare.


Gianmarco ha scritto:C'è una differenza piuttosto sostanziale fra principio e postulato [...]

Un principio è un postulato fisico, sperimentalmente evidente. Per esempio "Principio di Relatività" e "Postulato di Relatività" nella letteratura sono utilizzati come sinonimi. Una teoria assiomatica, ad esempio la teoria degli insiemi, si fonda appunto su degli assiomi. Per quanto riguarda le teorie termodinamiche magari sarai più ferrato di me, comunque la termodinamica che conosco fa discendere la non decrescenza dell'entropia da un principio.


A rischio di apparire saccente dirò cose che certamente sai per chiarire la mia perplessità nel merito della questione. Diciamo che la termodinamica si fonda, più o meno questo è vero indipendentemente dalla formulazione, su due principi cardinali: la conservazione dell'energia e tutti i vari modi di dire che non è possibile ottenere un moto perpetuo. Ed il primo è generalmente presupposto quando si formula il secondo. Ora parlando di cosmologia, tu ti sentiresti di poter parlare con disinvoltura di conservazione dell'energia senza avere affrontato un minimo le questioni che riguardano la sua distribuzione, la scelta dei sistemi di coordinate, il significato profondo del principio di covarianza della relatività generale, il modo in cui questo si correla alla meccanica quantistica, l'effetto di singolarità gravitazionali, l'effetto della presenza di orizzonti degli eventi? Ed anche quando si parla "genericamente" di universo, dobbiamo riferirci alla porzione di universo all'interno dell'orizzonte cosmico o possiamo tranquillamente allargare la prospettiva in vista del principio cosmologico secondo cui, modulo eterogeneità di piccola scala, l'universo è supposto isotropo? Direi che dipende dal problema concreto che Lux si sta ponendo e che potrebbe essere interessante sentirglielo articolare.
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Re: Termodinamica e entropia dell'universo

Messaggioda BlueLotus il mer 9 apr 2014, 8:42

Thermodynamics is actually a complex form of science through which the output you get depends on the various views through which you consider the happenings. All these are assumptions made by extensive study by very eminent personalities. Some of which might be added up in the near future. So there are chances it might be true or just an assumption. Let's see.
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