Il primo principio

Il lavoro

Se una trasformazione termodinamica è abbastanza graduale da non avere significative differenze di pressione o di temperatura in diverse parti del cilindro, possiamo rappresentarla come una curva nel piano p-V. Come abbiamo già visto, il lavoro compiuto dal sistema durante la trasformazione corrisponde all'area "sottesa" alla curva. Se la trasformazione torna allo stato di partenza la diciamo ciclica; in una trasformazione ciclica percorsa in senso orario, il lavoro fatto dal sistema corrisponde all'area racchiusa dalla curva.

Il lavoro non dipende soltanto dagli stati iniziali e finali, ma dal percorso fatto.

Equivalenza calore-lavoro

Affinché la macchina termica faccia lavoro, è necessario fornirgli energia sotto forma di calore.

Gli esperimenti mostrano che in una trasformazione ciclica il lavoro fatto dal sistema è uguale alla quantità di calore assorbita:

Q=L

Stiamo pretendendo di descrivere lo stato di un sistema composto di un numero enorme di particelle non già attraverso la posizione e la velocità di ogni particella, ma attraverso pochissime (nel nostro caso due) variabili macroscopiche (volume e pressione).

E' evidente che questa descrizione non permetterà di conoscere esattamente l'evoluzione delle particelle. Tuttavia, il comportamento macroscopico rimarrà determinato. Nella seconda metà del 1800 si capirà che questo comportamento macroscopico è legato al comportamento medio delle molecole. Nascerà la "meccanica statistica", un campo di ricerca ancora oggi molto fecondo.