I fenomeni chimici, biologici e fisici irreversibili

Dopo una breve introduzione storica relativa all’equazione del calore, quest’ultima viene risolta per mezzo della tecnica nota come “separazione delle variabili”. Si giunge alla serie di Fourier. Viene mostrata la proprietà di “smooting” dell’equazione di Fourier e quindi dell’impossibilità di avere soluzioni per tempi negativi (irreversibilità). Si discute la diffusione stocastica e il moto browniano (brevemente). Infine, vengno presentati due esempi numerici da proporre agli studenti.

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Vengono esaminati alcuni processi irreversibili che sono importanti per il mondo della fisica e della chimica. La corretta descrizione di questi processi richiede l’impiego della “termodinamica chimica” che sarà pertanto oggetto di una breve digressione, nonostante non figuri, in generale, nei programmi della scuola secondaria superiore.
Tra i processi irreversibili che costituiscono argomento della presentazione ricordiamo le reazioni chimiche, la diffusione chimica, l’osmosi e quelli che coinvolgono le giunzioni Metallo/semiconduttore.
Parte della presentazione è inoltre dedicata alle celle galvaniche e alla possibilità di produrre lavoro in trasformazioni “reversibili” e “irreversibili”. In ultimo, il confronto tra celle convenzionali (in soluzione acquosa) e ad elettrolita solido (ad esempio le celle a combustibile) fornisce un valido esempio sulle cause dell’irreversibilità nei sistemi elettrochimici.

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