Entropia di mescolamento: come calcolare la variazione di entropia
L’entropia di mescolamento è un concetto fondamentale in termodinamica che descrive l’aumento dell’entropia totale quando diversi sistemi inizialmente separati vengono mescolati senza reazione chimica.
Immaginiamo un contenitore diviso in due compartimenti, ognuno contenente un gas ideale a una determinata pressione e temperatura. Quando la parete che divide i due compartimenti viene rimossa, i gas si diffondono finché raggiungono una distribuzione uniforme, generando un aumento irreversibile dell’entropia.
In questo scenario, è possibile calcolare la variazione di entropia mediante un percorso reversibile, anche se fittizio. Ad esempio, mediante un processo di espansione isoterma reversibile di un gas ideale. Durante questo processo, l’equazione del primo principio della termodinamica (dU = TdS – pdV = 0) ci permette di ottenere la variazione di entropia per l’espansione isoterma reversibile di un gas ideale.
La variazione di entropia totale per la miscelazione dei gas può essere calcolata come la somma delle variazioni di entropia di ciascun gas. Utilizzando le frazioni molari, è possibile esprimere l’entropia di mescolamento come ΔSmix = -nR(X1 ln X1 + X2 ln X2), dove X1 e X2 rappresentano le frazioni molari dei componenti presenti.
In conclusione, l’entropia di mescolamento è un concetto chiave nella termodinamica che fornisce un modo per calcolare l’aumento complessivo dell’entropia quando diversi sistemi vengono mescolati, senza reazioni chimiche, all’interno di un sistema più ampio.