Indice
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Introduzione generale
Perché studiare la termodinamica: conversione calore-lavoro, macchine termiche, fonti di energia e sfide contemporanee.
Storia della termodinamica e della calorimetria
Dalla teoria del calorico all'entropia di Clausius: la lenta separazione tra calore e temperatura, e la nascita dei due principi.
Nozioni fondamentali
Equilibrio, principio zero, pareti, variabili e funzioni di stato, trasformazioni quasi-statiche.
Conservazione dell'energia: il primo principio
Lavoro, calore, energia interna e il primo principio.
Reversibilità e irreversibilità: il secondo principio
Entropia, reversibilità e il secondo principio.
Struttura matematica: le relazioni fondamentali
Relazioni fondamentali e potenziali termodinamici.
Struttura formale: cambi di variabili
Calcolo differenziale, la trasformata di Legendre e i potenziali termodinamici.
Coefficienti calorimetrici e termoelastici
Coefficienti calorimetrici, termoelastici ed equazioni di stato.
Transizioni di fase
Diagrammi di fase, instabilità e il gas di Van der Waals.
Macchine termiche
Cicli ditermici, il ciclo di Carnot, rendimenti ed enunciati del secondo principio.
Geometria differenziale in termodinamica
Le strutture geometriche alla base della termodinamica.
Il demone di Maxwell
Informazione, entropia e i limiti della termodinamica classica.
Cicli endoreversibili
Rendimento a potenza massima e motori termici reali.
Termoelettricità
Effetti termoelettrici e conversione di energia.
Termodinamica di non equilibrio
Fenomeni irreversibili e le relazioni di Onsager.
Climatologia e termodinamica
Applicazioni termodinamiche al sistema climatico terrestre.
Termodinamica quantistica
Lavoro, calore ed entropia su scala quantistica.