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Secondo principio della termodinamica

Il secondo principio impone un’ulteriore condizione alle trasformazioni termodinamiche, dando una precisa definizione della grandezza chiamata entropia. L’entropia è una misura del “disordine” di un sistema, o di quanto questo sia prossimo allo stato di equilibrio. La seconda legge stabilisce che l’entropia – ovvero il disordine – di un sistema non può mai diminuire. Dunque, un sistema isolato che raggiunge la configurazione di massima entropia, non può modificare il suo stato spontaneamente: si trova allo stato di equilibrio. Un’interpretazione di questa legge, dalla quale hanno preso origine le cosiddette teorie del caos, è dunque che la natura preferisce il disordine all’ordine.

Esistono diversi enunciati, tutti equivalenti, del secondo principio della termodinamica, e ciascuno ne mette in risalto un particolare aspetto: è impossibile realizzare un trasferimento spontaneo di calore da un corpo più freddo a uno più caldo, fra i quali esista una differenza finita di temperatura (postulato di Clausius); è impossibile costruire una macchina ciclica che abbia come unico effetto la produzione di lavoro, sottraendo calore a un’unica sorgente (enunciato di Kelvin-Planck): questa condizione equivale ad affermare che è impossibile realizzare macchine che svolgono un “moto perpetuo di seconda specie”.

In particolare, il secondo principio indica che per realizzare una macchina che compia lavoro ciclicamente, è necessario eseguire un trasferimento di calore da una sorgente calda a una più fredda, e che non tutta la differenza fra calore sottratto e calore ceduto si trasforma in lavoro, ma solo una parte di essa. Una macchina di questo tipo, dunque, ha sempre efficienza minore di 1: questa formulazione del secondo principio, che è in effetti fu la prima espressione del principio, va sotto il nome di teorema di Carnot.