Trasformazione quasistatica

Una trasformazione quasistatica è una trasformazione termodinamica che avviene in modo estremamente lento, in maniera tale che il sistema in esame, passando da uno stato di equilibrio iniziale A ad uno stato di equilibrio finale B, attraversi una successione di infiniti stati di equilibrio, separati tra loro da trasformazioni infinitesime e da variazioni infinitesime delle proprietà del sistema.[1][2] N.b. non tutte le trasformazioni quasistatiche sono reversibili

Soltanto le trasformazioni quasistatiche possono essere rappresentate come linee continue in un diagramma pressione-volume e alla fine solo queste trasformazioni hanno una condizione necessaria allo studio quantitativo della trasformazione.[1] Le trasformazioni reali occupano, nello stesso diagramma, una zona a forma di fuso, di spessore non nullo.

A rigore la trasformazione quasistatica è un'approssimazione utile allo studio delle trasformazioni termodinamiche, ma essa è difficilmente riproducibile nella realtà.

Una successione infinitamente lenta consente di passare da uno stato all'altro e, tramite incrementi infinitesimi, di variare pressione, volume e temperatura. Tutto questo avviene, se la trasformazione è ciclica, con un aumento d'entropia molto piccolo che si assume nullo, in modo graduale e ordinato.

Una trasformazione quasi-statica consente di approssimare una trasformazione reale con una ideale e reversibile, a variazione d'entropia nulla in un ciclo.

La trasformazione quasi-statica considera variazioni di tempo infinitesime, istantanee, e consente di applicare il calcolo infinitesimale e i differenziali alle equazioni termodinamiche, senza variarne il significato fisico.

Il lavoro di volume nelle trasformazioni quasistatiche

1. Pressione costante: trasformazioni isobare,

   ${\displaystyle W_{1-2}=\int PdV=P(V_{2}-V_{1})}$

2. Volume costante: trasformazioni isocore,

   ${\displaystyle W_{1-2}=\int PdV=0}$

3. Temperatura costante: trasformazioni isoterme,

   ${\displaystyle W_{1-2}=\int PdV,}$ dove P varia con V via ${\displaystyle \quad PV=P_{1}V_{1}=C}$, quindi si ha:

   ${\displaystyle W_{1-2}=P_{1}V_{1}\ln {\frac {V_{2}}{V_{1}}}}$

4. Trasformazioni politropiche,

   ${\displaystyle W_{1-2}={\frac {P_{1}V_{1}-P_{2}V_{2}}{n-1}}}$

Note

1. Concise Encyclopedia of Science and Technology.
2. Haddad, p. 1.

Bibliografia

• (EN) Concise Encyclopedia of Science and Technology, New York, McGraw-Hill, 2006.
• (EN) Y. M. Haddad, Mechanical Behaviour of Engineering Materials: Static and quasi-static loading, Springer, 2000, ISBN 0-7923-6354-X.

Voci correlate

• Trasformazione adiabatica
• Trasformazione ciclica
• Trasformazione isobara
• Trasformazione isocora
• Trasformazione isoterma
• Trasformazione reversibile