16. Introduzione alla termodinamica#
La termodinamica è la branca della fisica che si occupa dell’energia, della trasformazione tra le varie forme di energia e dei meccanismi che permettono di variare l’energia di un sistema.
Contenuti.
La termodinamica classica fornisce una descrizione macroscopica, media, di sistemi complessi costituiti da un gran numero di componenti elementari in equilibrio statistico a livello microscopico. Sebbene il modello atomistico (todo link?) della materia rappresenti uno dei più grandi successi della storia della scienza secondo Feynman, per la sua utilità nella comprensione intima di molti fenomeni fisici, in molte occasioni questo modello contiene troppe informazioni - molte più informazioni di quelle necessarie in molti ambiti - e risulta non pratico: così, ad esempio possiamo descrivere le condizioni in una stanza in termini di temperatura - una (!) variabile macroscopica, due se aggiungiamo l’informazione di pressione - e non descrivendo la dinamica delle \(N\) molecole dei gas che formano l’aria che respiriamo - per le quali servirebbero \(\sim 10^{26}\) grandezze fisiche per una stanza di \(10 \, m^3\), o comunque \(\sim 10^{19}\) per ogni \(\text{cm}^3\). La meccanica statistica (todo link?) fornisce il ponte tra le due descrizioni, ritrovando la termodinamica classica come media della descrizione microscopica.
Feynman e la teoria atomica
La prima lezione1 di fisica delle lezioni di fisica di Feynman, The Feynman Lectures on Physics, Volume I 2 riguarda la teoria atomica. Feynman riconosce il ruolo fondamentale della teoria atomica nella scienza,
If, in some cataclysm, all of scientific knowledge were to be destroyed, and only one sentence passed on to the next generations of creatures, what statement would contain the most information in the fewest words? I believe it is the atomic hypothesis (or the atomic fact, or whatever you wish to call it) that all things are made of atoms—little particles that move around in perpetual motion, attracting each other when they are a little distance apart, but repelling upon being squeezed into one another. In that one sentence, you will see, there is an enormous amount of information about the world, if just a little imagination and thinking are applied.