Local thermodynamic equilibrium, heat, entropy production and

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Studiare il mondo atomico con la meccanica
statistica
Sommario L’esistenza degli atomi è adesso un fatto indiscusso e la cosa è cosı̀ scontata che non tutti sono completamente consapevoli dell’enorme importanza concettuale della realtà fisica degli atomi. Ecco come si esprimeva Feynman:
Se in un cataclisma andasse distrutta tutta la conoscenza scientifica, e soltanto una frase potesse essere trasmessa alle generazioni successive, quale
affermazione conterrebbe la massima quantità di informazioni nel numero
minimo di parole? Io credo che sarebbe l’ipotesi atomistica (o dato di fatto
atomico, o comunque vogliamo chiamarlo) secondo cui tutte le cose sono fatte
di atomi, piccole particelle che si agitano con un moto perpetuo, attraendosi
quando sono un po’ distanti una dall’altra, ma respingendosi quando sono
schiacciate una contro l’altra. In questa singola frase c’è un’enorme quantità
di informazione sul mondo che ci circonda, se soltanto ci si riflette sopra con
un po’ di immaginazione.
L’atomismo è una grande visione del mondo, che inizia nel V secolo avanti Cristo
con Leucippo e Democrito. L’idea principale è che la realtà sensibile sia descrivibile in termini di elementi (gli atomi) che costituiscono la vera essenza dei fenomeni,
nascosta alla nostra percezione. Nell’antichità classica l’atomismo non ebbe grande successo e venne avversato dalle due grandi scuole filosofiche (la platonica e
l’aristotelica), comunque ebbe seguaci come Epicuro e Lucrezio con il suo grande
poema De Rerum Natura.
Una ovvia obiezione a questa idea è che gli atomi non si vedono, mentre noi sperimentiamo solo colori, forme, odori e cosı̀ via. Oggi con le moderne tecnologie siamo
praticamente in grado di “vedere” gli atomi e di osservarne le proprietà, ad esempio
la loro grandezza e come interagiscono. È interessante il fatto che la convinzione,
fondata su fortissime evidenze sperimentali, della reale esistenza degli atomi risale
a tempi molto precedenti al microscopio a effetto tunnel. Vedremo come utilizzando
i risultati della meccanica statistica, anche se gli atomi non si possono vedere (almeno fino a poco tempo fa) è possibile contarli, cioè misurare il numero di Avogadro.
M. Falcioni and A. Vulpiani, Meccanica Statistica Elementare,
UNITEXT for Physics, DOI: 10.1007/978-88-470-5653-4_5,
� Springer-Verlag Italia 2015
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