Chimica Fisica Realta’ e Modelli



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28.03.2019
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Chimica Fisica


Realta’ e Modelli

  • La realta’ e’ spesso troppo complessa per poter essere studiata in modo semplice, preciso e accurato.

  • Gli scienziati ricorrono a delle semplificazioni, a volte drastiche, in modo pero’ da mantenere sempre le caratteristiche salienti del fenomeno da studiare



Modelli ?



Modelli

  • Un modello e’ una costruzione teorica che cerca di catturare, piu’ o meno fedelmente, uno o piu’ aspetti di un fenomeno

  • Un modello semplifica, diminuisce la complessita’ di un fenomeno, aiuta a capire, ma approssima

  • Scegliere un modello “corretto” è difficile.



Complessita’



Astrazione

  • L’astrazione e’ una semplificazione conscia di qualche aspetto di un fenomeno o di un problema, che ci permette di concentrarsi sugli aspetti salienti e non sui dettagli

    • Una rappresentazione di qualche cosa
    • Spesso meno dettagliata dell’originale
    • Nasconde o elimina informazione poco o non rilevante
    • Puo’ essere difficile da capire senza una adeguato allenamento


Astrazione



Pensare per Modelli



Modelli in Chimica



Sistema, Ambiente e Universo

  • Nello studio di un fenomeno, si cerca di isolare la ‘zona di spazio’ dove avviene il fenomeno da quello che la circonda.



Sistema e Ambiente

    • Provetta - Laboratorio
    • Branco di leoni - Savana
    • Atmosfera terrestre - Superficie terrestre + spazio
    • Cellula - Cellule circostanti
    • Economia Italiana - Economie del resto del mondo


Sistemi in Chimica

  • Vari tipi di sistemi utilizzati in Chimica:



Sistemi in Chimica

  • In un sistema adiabatico non vi e’ scambio di calore



Astrazione e Modelli

  • Il sole è, in prima approssimazione, un recipiente pieno di un Gas Ideale.

  • Un cavallo da corsa è, in prima approssimazione, una sfera.

  • Un bicchiere d’acqua (liquida) NON è, neanche in prima approssimazione, assimilabile ad un gas.



Astrazione e Modelli

  • I modelli possono essere migliorati

    • Gas Solare Gas + Fotoni + Elettroni


Modelli Macroscopici e Microscopici

  • Descriviamo il contenuto di un cilindro di Automobile

    • Composizione
    • Volume
    • Pressione
    • Densita’
    • Temperatura
    • Colore
    • Conducibilita’ termica
    • ??????


Modelli Macroscopici

  • Per altri sistemi le grandezze più utili possono essere altre:

    • Pila: il volume è poco utile, mentre è fondamentale il potenziale elettrico
    • Stella: sono fondamentali colore e luminosita’


Grandezze Macroscopiche

  • Non implicano ipotesi particolari sulla struttura della materia (non richiedono atomi e molecole!).

  • Servono “poche” grandezze per descrivere il sistema (quante ?).

  • Le coordinate macroscopiche sono (più o meno), suggerite dai nostri sensi.

  • Possono essere misurate direttamente.



Modelli Microscopici

  • Il sistema è composto da un numero enorme di particelle che possono interagire fra loro

  • Il numero elevato di particelle permette di utilizzare tecniche statistiche e di ottenere valori medi (termodinamica statistica)

  • Concetti quali “pressione” e “temperatura” sono PRIVI DI SENSO a livello atomico. La termodinamica statistica definisce le varie grandezze macroscopiche a partire da quelle microscopiche (coordinate, velocita’, stati quantici)



Grandezze Microscopiche

  • Si DEVE ipotizzare l’esistenza degli atomi e molecole

  • Le cordinate in gioco sono tantissime (N)

  • Le varie grandezze NON sono accessibili nell’esperienza quotidiana

  • Le grandezze microscopiche NON si possono misurare direttamente



Microscopico - Macroscopico

  • 1 mole = 6.023 1023 particelle 602,300,000,000,000,000,000,000

  • Per descrivere completamente 1 litro di acqua, dovrei specificare le coordinate e le velocita’ di ogni molecola (6 coordinate per particella)

  • Tuttavia, 1 litro di acqua all’equilibrio, puo’ essere descritta semplicemente specificando la pressione, la temperatura.



Termodinamica Classica e Statistica



Termodinamica Classica e Statistica



Grandezze Intensive ed Estensive

  • Proprieta’ che dipendono dalla quantita’ di materia sono chiamate Estensive

  • Proprieta’ indipendenti dalla quantita’ di materia sono chiamate Intensive





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