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Titolo: Entropia

E' corretto dire che i sistemi fisici evolvono naturalmente verso le
condizioni di minima energia potenziale in quanto sono "costretti" dal
secondo principio della termodinamica, ovvero che l'entropia deve sempre
aumentare?
In ogni sarei molto interessato ad un buon libro di termodinamica, con le
sue implicazioni nei vari rami della fisica, a livello di uno studente che
ha finito il secondo anno di laurea in fisica.
Grazie.

 ha finito il secondo anno di laurea in fisica.
Io ti consiglierei il "tris" Zemansky - Calore e termodinamica,
H. Callen - Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics,
F. Reif, Fundamentals of Statistical and Thermal Physics.
Il primo e' un testo classico di termodinamica con estrema cura per le
basi sperimentali e con una buona casistica di sistemi "inusuali". Il
secondo e', a mio parere, il miglior punto di partenza per un
assestamento delle "basi teoriche" di termodinamica con capitoli
estremamente lucidi su potenziali termodinamici e manipolazioni tra
derivate termodinamiche. Il terzo e' un buon punto di partenza per
connettere in modo dettagliato  termodinamica e meccanica statistica.
Ciao 
Giorgio Pastore

 raggiunto se non in casi eccezionali!
Anche se in linea generale hai ragione, il nostro amico non ha proprio
tutti i torti. Ovviamente lui pensava a un oscillatore smorzato: se hai
un pendolo in aria, l'aumento dell'entropia corisponde a perdita di en.
cinetica da parte del pendolo.
Lo possiamo anche vedere dal punto di vista statistico: il moto del
pendolo e' solo uno dei gradi di liberta' del sistema, e all'equilibrio
deve avere en. cin. media kT/2.
Quindi ogni moto macroscopico si deve arrestare, o meglio ridurre al
livello di moto browniano.
In queste condizoni, il sistema compie solo piccolissime oscillazioni
attorno al minimo dell'en. potenziale.
Che ne pensi?
-- 
Elio Fabri
Dip. di Fisica "Enrico Fermi" - Univ. di Pisa
Sez. Astronomia e Astrofisica
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 Che ne pensi?
Intendevo proprio questo, non vorrei fare confusione buttando tutto nello
stesso calderone, ma l'oscillatore armonico ideale mi ricorda i sistemi
termodinamici reversibili, in cui l'aumento di entropia è nullo. Non so se
questo esempio sia passibile di generalizzazione, mi piacerebbe sapere se
esistono controesempi o argomentazioni che mi portino a vedere che un nesso
tra questi due argomenti (en. pot. ed entropia) sia solo occasionale (se
effettivamente esistesse un nesso). Nella risposta di Giorgio Pastore lui
dice che la seconda legge della TD va applicata ai sistemi termodinamici;
come sono definiti questi? Il pendolo smorzato non potrebbe essere
considerato tale?
Ciao
Marco Compagnoni

 Che ne pensi?
Grazie, Elio, per la puntualizzazione. Come scrivevo, la domanda
originale era un po' troppo generica, col risultato di permetterne
interpretazioni diverse.
Il problema e' di quale energia potenziale si parla. Ci sono almeno due
possibili livelli in cui puo' intervenire un energia potenziale.
Il primo (quello che avevo in mente io nel rispondere) e' quello a
rigore meccanico-statistico: l' energia potenziale e' allora quella
delle interazioni microscopiche tra costituenti elementari del sistema
termodinamico e tra questi e campi esterni.
A questo livello non c'e' modo di stabilire l' implicazione
II principio ==> minimo di energia potenziale    [1]
Tuttavia, neanche al livello cui fai riferimento tu con l'esempio dell'
oscillatore armonico smorzato (ma era questa l' idea del post di
partenza ?), vedo la possibilita' di far sussitere l' implicazione [1].
Nell' esempio dell' oscillatore smorzato, quello che realmente si puo'
dedurre e' che i meccanismi di dissipazione alla base dell'
irreversibilta' termodinamica sono in grado di portare questo sistema in
una configurazione di equilibrio corrispondente al minimo dell' en. potenziale.
Ma da qui a dedurre la validita' di [1] senza qualificazioni, ne passa.
Un possibile controesempio e' il seguente.
L' espansione di un gas in un contenitore vuoto e' sicuramente uno dei
prototipi di comportamenti per la cui descrizione il II principio e la
sua validita' sono altamente rilevanti.
Tuttavia, si puo' certamente fare in modo che il gas in espansione
compia anche lavoro meccanico macroscopico innalzando un peso nel campo
gravitazionale o spostando cariche in un campo elettrico. In tal caso la
validita' del secondo principio (il fatto che il gas non rientra
spontaneamente nel contenitore) non collide minimamente (anzi!) con l'
aumento di energia potenziale di una parte macroscopica del sistema.
Altro controesempio (di tipo piu' microscopico) e' l' interdiffusione di
specie cariche in presenza di gradienti di concentrazione (p. es. una
pila). La realizzazione di una distribuzione uniforme dei potenziali
chimici all' equilibrio (direttamente derivabile dal secondo principio)
comporta un massimo di energia potenziale elettrostatica.
Ciao
Giorgio