Principi di termodinamica:
0 – Se a in equilibrio con b e b è in equilibrio con c, allora a ha la stessa temperatura di c.
1 – Principio di conservazione dell’energia. Se un corpo viene posto a contatto con un altro corpo relativamente più freddo ci sarà un passaggio di calore fino a raggiungere un equilibrio. Calore e lavoro sono equivalenti.
La variazione dell’energia interna di un sistema termodinamico chiuso è uguale alla differenza tra il calore fornito al sistema e il lavoro compiuto dal sistema sull’ambiente. ΔU= Q-L (dove U è l’energia interna del sistema, Q il calore fornito al sistema e L il lavoro compiuto dal sistema)
Il calore viene considerato una forma di energia che può essere convertita in lavoro meccanico, mentre del XVIII sec si era pensato che lo scambio fosse dovuto a un passaggio di un fluido calorico, una sostanza capace di spostarsi attraverso la massa (considerata impropriamente materia).
2 – Secondo principio:
Kelvin-Planck: «E’ impossibile costruire una macchina operante secondo un processo ciclico che trasformi in lavoro tutto il calore estratto da una sorgente a temperatura uniforme e costante nel tempo».
Clausius: E’ impossibile costruire una macchina operante secondo un processo ciclico il cui unico risultato sia il trasferimento di energia termica da un corpo a temperatura inferiore ad un corpo a temperatura superiore.
Impossibile trasferire calore da un corpo più freddo a uno più caldo, senza l’aiuto di un lavoro esterno.
L’entropia di un sistema isolato lontano dall’equilibrio termico tende a salire nel tempo, finché l’equilibrio non è raggiunto.
In un sistema isolato l’entropia è una funzione non decrescente nel tempo: dS/dt ≥ 0
3 – Terzo principio (o meglio teorema di Nernst) : Non è possibile raggiungere lo zero assoluto tramite un numero finito di operazioni (ovvero di trasformazioni termodinamiche).
0 < Q/Q0 ≤ 1
Altra formulazione: nello stato a minima energia l’entropia ha un valore ben definito che dipende solo dalla degenerazione dello stato fondamentale.