I migliori libri e manuali di termodinamica

In questo articolo scopriremo quali sono i migliori libri e manuali di termodinamica.

Con la parola termodinamica si identificava, almeno inizialmente, lo studio del calore. Oggi, invece, il significato del termine è stato esteso allo studio della trasformazione dell’energia in tutte le sue forme.  La termodinamica ruota intorno al concetto di temperatura: come il tempo è la variabile fondamentale della dinamica, la temperatura è la variabile fondamentale della termodinamica.

Un “sistema termodinamico” identifica quella parte dell’universo che si vuole studiare (la rimanente parte è detta ambiente). Questa porzione di spazio è divisa dall’ambiente esterno mediante una superficie di controllo ed è il luogo in cui avvengono trasformazioni interne e scambi di materia o energia con l’ambiente esterno (sotto forma di calore o lavoro).

Tutti noi a scuola abbiamo appreso dell’esistenza delle tre leggi della termodinamica. In realtà esiste anche un principio zero  che è implicito negli altri tre e che cerca di fornire una definizione di temperatura di un oggetto. Il principio zero della termodinamica afferma che, dato un corpo “X” in equilibrio termico con un corpo “Y” e “Y” in equilibrio termico con un corpo “Z” allora “X” e “Z” sono in equilibrio tra loro.

Il primo principio della termodinamica è un principio di conservazione dell’energia: “la variazione dell’energia interna di un sistema termodinamico chiuso è uguale alla differenza tra il calore fornito al sistema e il lavoro compiuto dal sistema sull’ambiente” ovvero “ΔU = Q – L” dove U è l’energia interna del sistema, Q il calore fornito al sistema e L il lavoro compiuto dal sistema. Il secondo principio afferma che “è impossibile realizzare una macchina ciclica che abbia come unico risultato il trasferimento di calore da un corpo freddo a uno caldo” (enunciato di Clausius). Il terzo principio sancisce che “è impossibile raggiungere lo zero assoluto con un numero finito di trasformazioni” e introduce la definizione della grandezza chiamata entropia.

A riguardo abbiamo inserito in coda alla nostra selezione dei migliori libri e manuali sulla termodinamica il testo “Le regole del gioco. Come la termodinamica fa funzionare l’universo“, di Peter William Atkins, e il piccolo gioiellino scritto dal fisico italiano Vittorio Silvestrini “Che cos’è l’entropia. Ordine, disordine, evoluzione dei sistemi”.

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Termodinamica e trasmissione del calore. Con aggiornamento online

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Questa quarta edizione del manuale è indirizzata all’insegnamento della Termodinamica o Fisica Tecnica nei corsi di laurea in Ingegneria e Architettura. Il testo è scritto in maniera semplice ma esaustiva e affronta i principi fondamentali della termodinamica e della trasmissione del calore con anche l’apporto di esempi di applicazioni tecniche. Pregio del testo è l’approccio con cui viene presentata la materia, presentata in modo da suscitare l’interesse degli studenti, coinvolgendoli attraverso la soluzione di vari problemi pratici ampiamente illustrati. Nel volume è incluso un prezioso  Eserciziario con oltre 300 esercizi: dal riepilogo dei concetti salienti del capitolo, ai problemi e alle relative soluzioni. Sono stati pensati anche dei problemi specifici per la facoltà di Architettura.

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Applicazioni di termodinamica e trasmissione del calore

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Il Custom Publishing di McGraw-Hill Education. In cosa consiste il Custom Publishing? McGraw-Hill dispone di un vasto database, “Create”, in cui sono contenuti in forma digitale i propri volumi, sia italiani sia stranieri. Con un semplice clic del mouse, il docente può creare il testo per il proprio corso attingendo a singoli capitoli dai più disparati volumi, in modo da realizzare un libro personalizzato che risponda al meglio alle esigenze del proprio corso, con la possibilità di aggiungere anche materiale originale scritto dal docente stesso. Quali sono i vantaggi del Custom Publishing? Per i docenti: I materiali didattici sono ritagliati su misura del corso. Il docente può controllarne i contenuti così come la struttura. È possibile includere materiale proprio, in qualunque lingua. La copertina è personalizzabile con i dettagli del corso, il nome del docente, il logo dell’istituzione ecc. Per gli studenti: Il testo contiene esattamente i contenuti utili per il corso. Gli studenti in un unico volume trovano tutti i materiali necessari e risparmiano tempo, non dovendo raccogliere testi da diverse fonti. Il testo contiene solo ed esclusivamente i materiali del corso, pertanto gli studenti risparmiano sull’acquisto non dovendo pagare per contenuti non utilizzati.

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TERMODINAMICA: Lezioni per l’Ingegneria

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Il libro è il frutto dell’elaborazione delle dispense consegnate agli studenti durante i corsi di termodinamica tenuti per l’ingegneria chimica presso l’Unical per quasi venti anni. Sebbene sia un testo diretto agli studenti universitari iscritti ai corsi di laurea sia in ingegneria industriale sia nella scienza ed ingegneria dei materiali, può essere anche di utilità per coloro che vogliano approfondire le conoscenze di termodinamica industriale. L’impostazione è quella assiomatica razionale per trasformazioni finite, con l’impegno di dare un significato fisico a funzioni e variabili di stato. Grande attenzione è posta alle equazioni costitutive dei fluidi studiandone le implicazioni sui principi e sulla stabilità dei sistemi. Gli equilibri fisici e chimici sono trattati in dettaglio sia per i composti puri che per le miscele. Infine, si accenna alle problematiche relative alle proprietà termodinamiche di superficie.

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Fondamenti di termodinamica

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Il presente volume, rivolto in primo luogo agli studenti dei primi anni dei Corsi di laurea delle Facoltà scientifiche, comprende una trattazione essenziale e compatta dei fondamenti della termologia, centrata sui principi fondamentali della termodinamica e caratterizzata da una rigorosa metodologia espositiva e da un costante richiamo alla sperimentazione ed agli aspetti applicativi.

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Termodinamica per l’ingegneria chimica

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Il volume è articolato in due parti: nella prima viene presentata la Termodinamica Chimica, i cui contenuti sono riconducibili ai lavori di Gibbs, mentre nella seconda viene presentata la Termodinamica Molecolare delle Fasi Fluide. Dopo una trattazione del tema dei bilanci macroscopici di materia e di energia, nella prima parte del testo viene presentato il Secondo Principio della Termodinamica, discutendone le implicazioni relative alla condizione generale di equilibrio per i sistemi multicomponente, distribuiti tra più fasi, anche in presenza di reazioni chimiche. A questo scopo si introducono i vari potenziali termodinamici e in particolare il potenziale chimico, che consente di esprimere le condizione di equilibrio fisico e chimico in modo semplice e potente. Per esplicitare la dipendenza del potenziale chimico dalla composizione del sistema viene poi presentata la cosiddetta Termodinamica Molecolare, che con l’ausilio di equazioni costitutive (Equazioni di Stato e Teorie delle Miscele), consente il calcolo del potenziale chimico nelle diverse condizioni di interesse. Infine, nell’ultima parte del testo, sono trattati gli equilibri di Fasi Fluide e l’Equilibrio Chimico.

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Termodinamica

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La chiarezza e l’organicità di pensiero di Enrico Fermi conferiscono un pregio particolare e un particolare valore sistematico anche a una trattazione relativamente facile, basata su un corso di lezioni universitarie, come è questa. E’ un trattato di termodinamica pura, che presuppone però la conoscenza delle nozioni termometriche e calorimetriche fondamentali. Dal punto di vista matematico non sono richieste conoscenze superiori al calcolo infinitesimale. Partendo dalla definizione dei sistemi termodinamici, e attraverso la discussione della prima e della seconda legge della termodiamica, la trattazione si sofferma sulle proprietà dei cicli, sull’entropia, sulle equazioni di Clapeyron e di van der Waals. Tre capitoli sono dedicati, rispettivamente, ai potenziali termodinamici, alle reazioni gassose, alla termodinamica delle soluzioni diluite. Brevi accenni all’interpretazione statistica della termodinamica vengono fatti qua e là, nel corso dell’esposizione. Nell’ultimo capitolo, poi, in cui si tratta del teorema di Nerst, della costante dell’entropia dei gas, della ionizzazione di un gas e dell’effetto termoionico, si accenna tra l’altro alle prospettive che l’introduzione della costante di Planck può aprire alla termodinamica e ai possibili sviluppi di una teoria statistica organicamente sulla teoria dei quanti.

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Elementi di fisica tecnica. Termodinamica applicata meccanica dei fluidi trasmissione del calore

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La destinazione principale di questo testo è di servire come riferimento in un corso universitario introduttivo alla termodinamica applicata, alla meccanica dei fluidi e alla trasmissione del calore, quale è tipicamente l’insegnamento di fisica tecnica nelle facoltà di ingegneria italiane. D’altra parte, per la ricchezza di contenuti ed esempi applicativi, nonché diagrammi e tabelle delle proprietà termofisiche delle sostanze, il testo può costituire un valido riferimento per i professionisti. Gli obiettivi di questo manuale sono:illustrare i principi fondamentali di termodinamica, meccanica dei fluidi e trasmissione del calore; sviluppare l’intuito fisico e la capacità di comprensione necessari alla rappresentazione dei fenomeni mediante modelli matematici; presentare numerosi esempi di applicazione dei principi fisici a problemi concreti della pratica ingegneristica, per sviluppare l’autonomia nella formulazione di modelli, il senso critico per vagliare le ipotesi semplificative e la consapevolezza degli ordini di grandezza. Il materiale a disposizione è facilmente modulabile secondo le peculiari esigenze didattiche. Contiene un codice di accesso alla piattaforma “Connect”.

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Le regole del gioco. Come la termodinamica fa funzionare l’universo

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Tra le numerose leggi della natura scoperte dalla scienza, quattro in particolare guidano e condizionano tutto ciò che avviene nell’universo: sono le leggi della termodinamica, potenti quanto eleganti. Su tutte campeggia il celebre “secondo principio”, la legge che spiega perché una fiamma ci riscalda, ma anche perché il nostro cervello riesce a formulare pensieri. Di più, il secondo principio rende conto del perché accada qualcosa, anziché nulla. Ed è la legge che svela addirittura il destino ultimo di tutto ciò che esiste ed esisterà nel cosmo.

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Che cos’è l’entropia. Ordine, disordine, evoluzione dei sistemi

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Una guida chiara ed esaustiva sull’argomento, scritta da un grande fisico italiano. Tra gli argomenti trattati: l’energia e le sue trasformazioni; il concetto fisico di disordine e l’evoluzione spontanea dei sistemi complessi; evoluzione dei sistemi complessi non isolati; termodinamica e origine della vita.

Tra i più importanti studiosi che hanno apportato contributi significativi nell’ambito della termodinamica spicca lo scienziato europeo Nicolas Léonard Sadi Carnot (nato nel 1796 a Parigi). I suoi studi sono un esempio significativo del contributo della tecnica alla fisica teorica e hanno condotto alla teorizzazione di quella che sarà chiamata la macchina di Carnot, al ciclo di Carnot e al teorema di Carnot.
Carnot intuì che il rendimento delle macchine termiche non dipende dalle caratteristiche del fluido ma dalla differenza di temperatura fra le due sorgenti di calore presenti.