Nella scienza, le proprietà termodinamiche sono caratteristiche utilizzate per descrivere un sistema fisico. Si riferiscono a qualità come calore, pressione e temperatura, che influenzano i fenomeni dall’atmosfera terrestre alla velocità con cui si verificano le reazioni chimiche. Lo scambio di calore tra gli oggetti avviene quasi ovunque nel mondo naturale ed è molto importante per il funzionamento della tecnologia moderna. Le proprietà termodinamiche misurano i vari fattori che influenzano questo processo tra due o più oggetti. Gli ingegneri li usano per progettare macchine migliori e più efficienti.
Le proprietà termodinamiche si riferiscono ai parametri con cui scienziati e ingegneri analizzano una particolare regione, chiamata sistema fisico, come un motore o un oggetto naturale. Rimanendo costanti in un sistema, cose come la temperatura e la pressione forniscono informazioni su come qualcosa utilizza l’energia e svolge il lavoro. Queste proprietà vengono utilizzate per determinare questioni quali quanto lavoro può eseguire una determinata macchina o la quantità di energia necessaria per accelerare una reazione chimica nell’industria. Possono essere usati per classificare un sistema come aperto o chiuso, a seconda che sia la materia che l’energia possano fluire dentro e fuori di esso.
Il calore che deve essere immesso in un sistema e il lavoro che deve essere fatto ad esso per aumentare la sua energia interna sono tutte proprietà termodinamiche. L’energia può essere trasferita dal calore tra oggetti di diverse temperature. Il trasferimento di calore spontaneo si verifica quando il calore si sposta da un corpo con una temperatura più elevata verso un oggetto più freddo, mentre il movimento inverso richiede che venga svolto un lavoro. L’energia libera è la misura di quanta energia di un sistema termodinamico può essere utilizzata per fare lavoro, mentre l’entropia misura la quantità di energia persa, sprecata o altrimenti inutilizzata.
La temperatura termodinamica è una proprietà importante perché consente a scienziati e ingegneri di calcolare la temperatura assoluta di un oggetto. È una misura della perdita e dell’assorbimento di calore di un sistema, che insieme rappresentano lo scambio di energia che avviene in esso. Poiché la termodinamica è una branca della scienza che si occupa dello scambio e della conversione dell’energia, questa proprietà è essenziale per descrivere lo stato di un sistema. Si dice che proprietà come la temperatura siano intensive perché sono indipendenti dalle dimensioni di un dato sistema, a differenza del volume o della pressione, che variano con le dimensioni dell’oggetto.
Ingegneri e chimici utilizzano le proprietà termodinamiche per costruire motori e pianificare reazioni chimiche che massimizzano l’uso efficiente dell’energia termica. I principi della termodinamica sono stati scoperti in parte durante la Rivoluzione Industriale durante la ricerca di macchine più efficienti, in particolare quelle negli impianti tessili a vapore. Questa prima enfasi sull’uso scientifico applicato delle proprietà termodinamiche ha portato a molte scoperte pratiche. Un esempio del valore pratico di queste informazioni si trova nella progettazione di scambiatori di calore, come i radiatori delle automobili, che mediano il trasferimento di energia termica da un oggetto all’altro.