Per capire l’entropia bisogna prima distinguere due livelli di descrizione dello stesso sistema fisico. Da un lato c’è quello che possiamo davvero osservare e misurare; dall’altro c’è tutto quello che accade a livello delle singole particelle, che ci resta nascosto.
Principio — Macrostato vs microstato
Il macrostato di un sistema è descritto dalle poche grandezze macroscopiche osservabili: per un gas . Il microstato è la descrizione completa di ogni particella (posizione e velocità di ciascuna). A un singolo macrostato corrispondono in generale moltissimi microstati.
L’intuizione è questa: conoscere il macrostato significa avere una conoscenza parziale del sistema, mentre conoscere il microstato significherebbe avere una conoscenza totale. Quando misuriamo pressione, volume e temperatura di un gas, sappiamo davvero pochissimo su cosa stia facendo ciascuna delle circa molecole: sappiamo solo che, nel loro complesso, producono quei valori medi. Esistono un numero enorme di configurazioni microscopiche diverse — molecole disposte e in moto in modi differenti — che darebbero tutte esattamente lo stesso .
Il numero di microstati compatibili con un dato macrostato si chiama (omega). È la quantità centrale di tutto il capitolo. Se è grande, i modi in cui il sistema può realizzare quel macrostato sono tantissimi, e quindi la nostra ignoranza su quale sia il vero microstato è grande. Se fosse piccolo — al limite , un solo microstato possibile — sapremmo esattamente in che stato si trova ogni particella.
È proprio questa idea, “tanti microstati tanta ignoranza tanta entropia”, che nella prossima nota verrà tradotta in una formula precisa e collegata sorprendentemente al concetto di informazione.
Collegamenti
Argomenti: Entropia e secondo principio Concetti: Entropia Competenze: Interpretazione micro-macro Oggetti: Gas ideale
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