Le grandezze fisiche si dividono in due categorie principali: estensive e intensive. In questo articolo, esploreremo in dettaglio le grandezze estensive, fornendo definizioni, esempi e confronti con le grandezze intensive.
Cosa sono le Grandezze Estensive?
Sono grandezze estensive quelle che dipendono dalla quantità di materia. Per dirla in linguaggio corrente, sono grandezze che si misurano "un tanto al chilo". Se io prendo, ad esempio una certa quantità di acqua liquida, diciamo 10 kg, ci sono alcune grandezze il cui valore dipende da quanta acqua ho preso. Queste le chiamiamo grandezze estensive.
Sono estensive le proprietà fisiche di un materiale o di una sostanza che dipendono dalla dimensione del campione: la massa, il peso, la lunghezza, il volume, l’energia.
Esempi di grandezze estensive sono: massa, volume, lunghezza, area, entropia, entalpia, quantità di calore, energia, capacità termica. Le grandezze estensive sono grandezze che si possono sommare.
Esempio Pratico: L'Acqua
Consideriamo come campione dell'acqua distillata. Viceversa, la massa e il peso sono grandezze che dipendono dalla quantità di acqua a disposizione e quindi sono grandezze estensive.
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Un esempio è il volume della nostra massa di acqua. Se io ne ho preso 10 kg, allora ho un volume di 10 litri. Ma se ne prendevo 20 kg, allora il volume sarebbe stato di 20 litri, e via così. Il volume è proporzionale alla massa (un tanto al chilo).
Grandezze Intensive: Il Contrasto
Le grandezze che invece assumono sempre lo stesso valore, indipendentemente da quanta materia sto considerando, si chiamano intensive. Sono intensive le proprietà fisiche di un materiale che non dipendono dalla dimensione del campione. Esse, infatti, sono tipiche di quel materiale o di quella sostanza (per esempio, la densità e la temperatura di ebollizione).
Nell'esempio precedente, lo è la temperatura. Tutta l'acqua si trova, diciamo, a 15°C. Se ne prendo 1kg o 10 kg, la temperatura è sempre 15°C. Quindi la temperatura è una grandezza intensiva.
Il discorso è diverso per le grandezze intensive. Lo stesso discorso lo possiamo fare per un'altra grandezza intensiva: la temperatura di ebollizione.
Grandezze Specifiche: Un Ponte tra Estensivo e Intensivo
Comunque, esiste anche una versione intensiva delle grandezze che normalmente sono estensive. Ciò si ottiene rapportando il valore della grandezza estensiva (ad esempio il volume) alla massa totale di sostanza. In questo modo, si definisce una nuova grandezza, chiamata volume specifico (l/kg), il cui valore è, per l'acqua, sempre uguale ad 1, indipendentemente dal fatto che ne prendiamo 5 kg o 20 kg.
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Calore: Una Grandezza "Mal Definita"
Infine, vi sono grandezze "mal definite", come il calore, che non sono riferibili nè "un tanto al chilo", né sono invarianti rispetto alla quantità di materia. Quindi il calore non è una proprietà della materia, non è quindi classificata fra le funzioni di stato atte a caratterizzare la situazione termodinamica di un sistema. Analoga la situazione per il lavoro meccanico (non è funzione di stato).
Esiste pure una grandezza chiamata impropriamente calore specifico, che è una vera proprietà termodinamica, ed, essendo specifica, è intensiva. Essa è la versione specifica di una grandezza estensiva, la capacità termica, che rappresenta la quantità di calore necessaria a far crescere di 1°C la temperatura di un sistema. Ad esempio, tutti sanno che la capacità termica specifica dell'acqua è di 4187 J/kg°C. Quindi, per far crescere di 1°C la nostra massa di 10 kg di acqua, occorreranno 41.870 J. Questa è dunque la capacità termica della nostra massa di 10 kg di acqua.
Tabella di Confronto
| Grandezze Estensive | Grandezze Intensive |
|---|---|
| Volume | Pressione |
| Energia Interna | Temperatura |
| Entalpia | Concentrazione |
| Entropia | Volume specifico |
| Massa | Densità |
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