IL SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

Il secondo principio della termodinamica ha una storia alquanto singolare: esso nasce da una formalizzazione di un osservazione sperimentale: i fenomeni termici che accadono in natura, sono di norma irreversibili ed hanno un direzione preferenziale.

Lo stesso Carnot riferendo che: ‘in una qualunque macchina termica , operante fra due sorgenti di calore , un fluido scambia calore con queste , ricevendolo dalla sorgente a temperatura più alta e cedendone a quella con temperatura più bassa, producendo un movimento ciclico di parti meccaniche’, in qualche modo descrive il secondo principio della termodinamica.
Questa prima formulazione, infatti, portò a due enunciati formalmente diversi, ma ad essa equivalenti.

Enunciati della seconda legge

Enunciato di Clausius

E' impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di far passare calore da un corpo più freddo a uno più caldo

E' importante evidenziare ‘ unico risultato ‘ perchè in effetti si potrebbe anche avere passaggio di calore da un corpo freddo a un corpo caldo, ma per fare ciò occorre utilizzare dell’energia dall’esterno, in altre parole in natura è spontanea solo la prima trasformazione

Enunciato di Lord Kelvin

E' impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di assorbire calore da un'unica sorgente e trasformarlo integralmente in lavoro


Di nuovo occorre evidenziare ‘unico risultato’ in quanto se ipotizziamo, ad esempio, una dilatazione isoterma in cui il calore assorbito si trasforma in lavoro,potremmo dire di avere trovato un modo per smentire l’enunciato, ma questo non è l'unico risultato della trasformazione, in quanto essa non è ciclica e alla fine il gas risulta variato in volume e in pressione.

Proviamo ora a verificare che i due enunciati sono equivalenti cioè che negando un enunciato si incorre in una contraddizione dell’altro e viceversa.