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Termodinamica Statistica
Prof. Paolo Fornasini, Università di Trento


Scopo e metodologia.
Scopo delle lezioni è far vedere come le grandezze termodinamiche macroscopiche possano essere espresse in termini di medie di grandezze meccaniche relative ad un numero molto elevato di componenti microscopici. Il percorso didattico partirà dall’esempio più semplice e noto, il modello di gas ideale, per passare poi ad esempi via via più complessi che consentano di comprendere ed approfondire il significato statistico di energia interna, temperatura ed entropia. Il grado di approfondimento delle tecniche statistiche e di complessità dei sistemi studiati sarà deciso durante il corso, mediante una valutazione interattiva dell’interesse dell’uditorio.

Il modello cinetico di gas mono-atomico.
Significato del gas ideale. Confronto fra la descrizione di 1 atomo e N atomi in un box. Medie temporali. Interpretazione microscopica di pressione, energia interna, temperatura.

Termodinamica del gas ideale: possibili generalizzazioni.
Coordinate microscopiche e coordinate termodinamiche. Il concetto di equilibrio termodinamico. Equilibrio e trasformazioni, reversibilità e irreversibilità.

Limite del modello cinetico del gas ideale.
Limitata rappresentatività. Sistemi più complessi: gas reali, liquidi, solidi, etc. Mancata interpretazione dell’entropia. Equiparazione fra energia e temperatura (didatticamente fuorviante).

Concetti di base della statistica.
Stati microscopici, loro descrizione e conteggio. Descrizione classica e quantistica. Significato dell’entropia. Distribuzione microcanonica e canonica. Significato della temperatura.

Esempi.
Il solido cristallino di Einstein. Il sale paramagnetico. Il mescolamento di due gas.