53. Enrico Borghi – Lo spettro del corpo nero secondo la Termodinamica


In questo studio viene presentato il tentativo fatto dalla Fisica della seconda metà dell’‘800 di fornire una giustificazione teorica della forma delle curve dello spettro del corpo nero, ottenute sperimentalmente, facendo uso dei Principi della Termodinamica, disciplina a quei tempi già saldamente affermata.

La Termodinamica si occupa, come è noto, di trasformazioni calore/lavoro, e viceversa, che avvengono in sistemi fisici descritti da variabili macroscopiche come il volume, la pressione, la temperatura, l’energia, l’entropia, il calore specifico,…                                        E’ proprio questa la situazione in cui si trova il sistema fisico costituito dalla radiazione elettromagnetica termica contenuta in una cavità termostatabile in una parete della quale è presente un piccolo foro che si può assumere sia dotato delle proprietà di un corpo nero. Infatti la radiazione occupa uno spazio circoscritto, quello misurato dal volume della cavità, e possiede energia elettromagnetica.                                                                          Inoltre la radiazione, che viene considerata in condizioni di equilibrio termodinamico, è generata nella cavità dal moto delle particelle elementari elettricamente cariche presenti nelle pareti della cavità mantenuta a una temperatura prestabilita, pareti che sono quindi soggette sia ad emissione che ad assorbimento di energia e.m. in quantità dipendente dalla temperatura.                                                                                                                                         La teoria elettromagnetica maxwelliana ci fa anche sapere che la radiazione esercita una pressione di radiazione contro le pareti della cavità nella quale la radiazione è presente. Dunque, in accordo con quanto si diceva più sopra, possiamo assumere che sia lecito studiare le proprietà fisiche della radiazione termica contenuta in una cavità facendo uso della Termodinamica che, con riferimento a questa circostanza, viene talvolta denominata “Termodinamica della radiazione”.

I risultati che lo studio ci offre sono attendibili perché si può verificare che riproducono alcuni aspetti dei dati sperimentali, ma non sono sufficientemente dettagliati, cosicché non è possibile farne uso per ottenere la soluzione completa del problema della forma delle curve dello spettro del corpo nero.                                                                                                   La loro utilità sta nel fatto che la soluzione di questo problema, quando verrà trovata, dovrà concordare con tutto ciò che si è appreso dalla Termodinamica della radiazione, che quindi rimane un punto di riferimento sicuro di cui si deve necessariamente tenere conto.

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