Per termostato ideale si intende un corpo in grado di fornire calore pur mantenendo una temperatura strettamente costante. Questa e’ una utile approssimazione nel caso in cui si vogliano studiare le trasformazioni termodinamiche di un corpo (ad esempio un fluido) o di una macchina termica, con particolare attenzione alle sue variazioni di temperatura.
Infatti, trasformazioni reversibili passano per infiniti stati di equilibrio termodinamico, e a maggior ragione di equilibrio termico. Un termostato ideale fornisce la possibilità di portare e quindi mantenere il sistema ad una certa temperatura voluta. Per quanto riguarda le macchine termiche cicliche, il teorema di Kelvin-Planck afferma che sono necessari almeno due termostati a temperature diverse (ad es T_1 > T_2) per ottenere lavoro utile.
Per capacita’ termica di un corpo si intende il coefficiente di proporzionalità tra il calore trasferito e l’innalzamento di temperatura. Nel SI l’unità di misura corrispondente e’ J/K. Se tale quantità di materia e’ espressa in numero di moli, allora si parla più propriamente di calore specifico molare. Se riferita all’unita’ di massa si parla invece di calore specifico, quantità intensiva che dipende in prima approssimazione soltanto dalla natura del materiale. In forma differenziale la capacita’ termica può essere espressa come
C = ( dQ / dT )_X
dove X e’ un parametro termodinamico costante. Se la trasformazione considerata e’ una isobara tale quantità e’ la capacita’ termica a pressione costante (C_p), se invece si tratta di una isocora si tratta invece di capacita’ termica a volume costante (C_V). Per liquidi e solidi la differenza tra le due quantità e’ pressoché trascurabile, mentre si tratta di una differenza sostanziale per i gas.
A questo punto, per calcolare la capacita’ termica di un termostato ideale si può procedere in questa maniera:
C_X = DQ / DT
se DQ <> 0 e DT = 0 (per definizione) allora C = infinito. Si tratta chiaramente di un limite: all’atto pratico, un termostato ideale e’ un corpo molto grande rispetto all’apparato meccanico oggetto dello studio, come ad esempio il mare, o il Sole rispetto alla Terra.
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