Che cosa divide la trasformazione dell' energia in due tipi di processi reversibili e irreversibili?
doc-5293
La termodinamica divide la trasformazione dell' energia in due tipi: processi reversibili e processi irreversibili. Un processo irreversibile è quello in cui l' energia viene dispersa (spread) in stati energetici vuoti disponibili in un volume, da cui non può essere recuperata in forme più concentrate (meno stati quantistici), senza degradazione di ancor più energia. Un processo reversibile è un processo in cui questo tipo di dissipazione non avviene. Ad esempio, la conversione di energia da un tipo di campo potenziale ad un altro è reversibile, come nel sistema a pendolo descritto sopra. Nei processi in cui si genera calore, gli stati quantici di energia inferiore, presenti il più possibile eccitazioni nei campi tra gli atomi, fungono da serbatoio per una parte dell' energia, dalla quale non può essere recuperata, per essere convertita con efficienza al 100% in altre forme di energia. In questo caso, l' energia deve rimanere in parte come calore, e non può essere completamente recuperata come energia utilizzabile, se non al prezzo di un aumento di qualche altro tipo di aumento simile al calore in disordine negli stati quantistici, nell' universo (come un' espansione della materia, o una randomizzazione in un cristallo).
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doc-5290
Le trasformazioni di energia nell' universo nel corso del tempo sono caratterizzate da vari tipi di energia potenziale che è stata disponibile dal Big Bang successivamente essere "rilasciato" (trasformato in più tipi attivi di energia come l' energia cinetica o radiante) quando un meccanismo di attivazione è disponibile. Esempi familiari di tali processi includono il decadimento nucleare, in cui l' energia viene rilasciata che originariamente era "immagazzinata" in isotopi pesanti (come uranio e torio), per nucleosintesi, un processo che in ultima analisi utilizza l' energia potenziale gravitazionale liberata dal collasso gravitazionale delle supernovae, per immagazzinare energia nella creazione di questi elementi pesanti prima che venissero incorporati nel sistema solare e nella Terra. Questa energia viene attivata e rilasciata nelle bombe a fissione nucleare o nella produzione di energia nucleare civile. Allo stesso modo, nel caso di un' esplosione chimica, l' energia chimica potenziale viene trasformata in energia cinetica ed energia termica in un tempo molto breve. Ancora un altro esempio è quello di un pendolo. Nei punti più alti l' energia cinetica è pari a zero e l' energia potenziale gravitazionale è al massimo. Al suo punto più basso l' energia cinetica è al massimo ed è pari alla diminuzione di energia potenziale. Se uno (unrealisticamente) ipotizza che non ci sia attrito o altre perdite, la conversione di energia tra questi processi sarebbe perfetta, e il pendolo continuerebbe a oscillare per sempre.
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doc-5288
Per esempio, si consideri l' annientamento elettrone-positrone, in cui la massa residua delle singole particelle viene distrutta, ma l' equivalente inerzia del sistema delle due particelle (la sua massa invariante) rimane (poiché tutta l' energia è associata alla massa), e questa inerzia e la massa invariante viene trasportata da fotoni che individualmente sono massless, ma come un sistema mantengono la loro massa. Si tratta di un processo reversibile - il processo inverso si chiama creazione di coppia - in cui la massa residua delle particelle è creata dall' energia di due (o più) fotoni che annientano. In questo sistema la materia (elettroni e positroni) viene distrutta e trasformata in energia non materiale (i fotoni). Tuttavia, la massa totale del sistema e l' energia non cambiano durante questa interazione.
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doc-5294
Man mano che l' universo si evolve nel tempo, la sua energia diventa sempre più intrappolata in stati irreversibili, come il calore o altri tipi di aumento del disordine. Questo è stato definito come l' inevitabile morte termodinamica calore termodinamico dell' universo. In questa morte di calore l' energia dell' universo non cambia, ma la frazione di energia che è disponibile a fare funzionare attraverso un motore di calore, o essere trasformato in altre forme utilizzabili di energia (attraverso l' uso di generatori collegati ai motori di calore), cresce sempre meno.
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doc-5289
In un processo ciclico vi sono limiti rigorosi per la conversione efficiente del calore in lavoro, ad es. in un motore termico, come descritto dal teorema di Carnot e dalla seconda legge della termodinamica. Tuttavia, alcune trasformazioni energetiche possono essere abbastanza efficienti. La direzione delle trasformazioni nell' energia (quale tipo di energia si trasforma in quale altro tipo) è spesso determinata dall' entropia (uguale energia distribuita tra tutti i gradi di libertà disponibili). In pratica, tutte le trasformazioni energetiche sono permesse su piccola scala, ma alcune trasformazioni di grandi dimensioni non sono permesse perché è statisticamente improbabile che l' energia o la materia si muovano casualmente in forme più concentrate o spazi più piccoli.
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doc-5271
Per i "sistemi chiusi" senza fonte esterna o dissipatore di energia, la prima legge della termodinamica stabilisce che l' energia di un sistema è costante a meno che l' energia non sia trasferita dentro o fuori da lavori meccanici o calore, e che non si perda energia durante il trasferimento. Ciò significa che è impossibile creare o distruggere energia. Mentre il calore può sempre essere completamente convertito in lavoro in una dilatazione isotermica reversibile di un gas ideale, per i processi ciclici di interesse pratico nei motori termici la seconda legge della termodinamica stabilisce che il sistema che funziona perde sempre un po' di energia come calore di scarto. Questo crea un limite alla quantità di energia termica che può funzionare in un processo ciclico, un limite chiamato energia disponibile. L' energia meccanica e le altre forme di energia possono essere trasformate nell' altra direzione in energia termica senza limitazioni di questo tipo. L' energia totale di un sistema può essere calcolata sommando tutte le forme di energia del sistema.
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doc-5286
Nella cosmologia e nell' astronomia i fenomeni delle stelle, della nova, della supernova, dei quasar e dei lampi di raggi gamma sono le trasformazioni di materia energetica dell' universo con la più alta produzione di energia. Tutti i fenomeni stellari (compresa l' attività solare) sono guidati da vari tipi di trasformazioni energetiche. L' energia in tali trasformazioni è sia dal collasso gravitazionale della materia (di solito idrogeno molecolare) in varie classi di oggetti astronomici (stelle, buchi neri, ecc.). ), o dalla fusione nucleare (di elementi più leggeri, principalmente idrogeno). La fusione nucleare di idrogeno nel Sole rilascia anche un altro serbatoio di energia potenziale che è stato creato al momento del Big Bang. A quel tempo, secondo la teoria, lo spazio si espandeva e l' universo si raffreddava troppo rapidamente perché l' idrogeno si fondesse completamente in elementi più pesanti. Ciò significava che l' idrogeno rappresenta uno stoccaggio di energia potenziale che può essere liberato dalla fusione.
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doc-1656
Anche se l' asma è una condizione cronica ostruttiva, non è considerato come una parte della malattia polmonare ostruttiva cronica in quanto questo termine si riferisce specificamente alle combinazioni di malattie che sono irreversibili come bronchiectasi, bronchite cronica e enfisema. A differenza di queste malattie, l' ostruzione delle vie aeree nell' asma è di solito reversibile; tuttavia, se non trattata, l' infiammazione cronica da asma può portare i polmoni a diventare irreversibilmente ostruito a causa di rimodellamento delle vie aeree. A differenza dell' enfisema, l' asma colpisce i bronchi, non gli alveoli.
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doc-9767
La materia non va confusa con la massa, perché i due aspetti non sono esattamente gli stessi nella fisica moderna. Per esempio, la massa è una quantità conservata, il che significa che il suo valore non cambia nel tempo, all' interno di sistemi chiusi. Tuttavia, la materia non è conservata in tali sistemi, anche se ciò non è ovvio nelle normali condizioni della Terra, dove la materia è conservata approssimativamente. Tuttavia, una relatività speciale mostra che la materia può scomparire per conversione in energia, anche all' interno di sistemi chiusi, e può anche essere creata dall' energia, all' interno di tali sistemi. Tuttavia, poiché la massa (come l' energia) non può essere né creata né distrutta, la quantità di massa e la quantità di energia rimangono invariate durante una trasformazione della materia (che rappresenta una certa quantità di energia) in energia non materiale (cioè non materiale). Ciò vale anche per la trasformazione inversa dell' energia in materia.
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doc-5292
La materia può essere convertita in energia (e viceversa), ma la massa non può mai essere distrutta; piuttosto, l' equivalenza massa/energia rimane una costante sia per la materia che per l' energia, durante qualsiasi processo quando sono convertite l' una nell' altra. Tuttavia, poiché  è estremamente grande rispetto alle normali scale umane, la conversione della quantità ordinaria di materia (per esempio, 1 kg) in altre forme di energia (come calore, luce e altre radiazioni) può liberare enormi quantità di energia (~ joule = 21 megaton di TNT), come si può vedere nei reattori nucleari e nelle armi nucleari. Al contrario, l' equivalente di massa di un' unità di energia è minuscolo, motivo per cui una perdita di energia (perdita di massa) dalla maggior parte dei sistemi è difficile da misurare in base al peso, a meno che la perdita di energia è molto grande. Nella fisica nucleare ad alta energia si trovano esempi di trasformazione dell' energia in materia (energia cinetica in particelle con massa di riposo).
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doc-7694
L' H2 è un prodotto di alcuni tipi di metabolismo anaerobico ed è prodotto da diversi microrganismi, solitamente attraverso reazioni catalizzate da enzimi contenenti ferro o nichel chiamati idrogenosi. Questi enzimi catalizzano la reazione redox reversibile tra H2 e i suoi componenti due protoni e due elettroni. La creazione di idrogeno gassoso avviene nel trasferimento in acqua degli equivalenti riducenti prodotti durante la fermentazione piruvata. Il ciclo naturale della produzione e del consumo di idrogeno da parte degli organismi è chiamato ciclo dell' idrogeno.
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