Isoterma e adiabatica: comprimere un gas con le molecole
Il gas viene compresso e poi lasciato espandere da un pistone. Se il recipiente è immerso in un bagno d’acqua, il calore prodotto dalla compressione se ne va e la temperatura non cambia: è un’isoterma. Se invece è isolato, il lavoro fatto sul gas resta dentro e il gas si scalda: è un’adiabatica. Le molecole disegnate lo mostrano: rimbalzando sul pistone che avanza, accelerano.
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adiabatica: p V^γ = costante, T V^(γ−1) = costante
Una molecola che rimbalza su un pistone fermo torna indietro con la stessa velocità; se il pistone le va incontro, torna più veloce, come una pallina colpita da una racchetta. Comprimendo, le molecole accelerano: il lavoro fatto sul gas diventa energia interna e la temperatura sale. Espandendo succede il contrario.
Nell’adiabatica Q = 0, quindi ΔU = −L: tutto il lavoro cambia la temperatura. La pressione cresce più in fretta che nell’isoterma: p V^γ = costante, con γ = 5/3 per un gas monoatomico, 7/5 per l’aria. Il gas disegnato si muove in un piano, e per lui γ = 2.
Nell’isoterma il bagno si prende il calore e la temperatura resta la stessa: p V = costante. Una pompa da bicicletta si scalda perché la compressione è rapida, quasi adiabatica; il motore Diesel accende il gasolio proprio con il calore della compressione.
L’animazione mostra, la spiegazione fa capire
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