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Categoria: Didattica Fisica
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Buongiorno,

oggi non vi parlerò , come di consueto, di esperimenti di fisica , ma di un concetto tanto affascinante quanto sconosciuto a molti studenti: l’entropia.

entropia

Mi trovavo , giorni fa, nei giardini pubblici della mia terra natia, quando incontro un amico con accanto seduto un mio coetaneo.

Si inizia subito a parlare di scuola, di cosa significhi insegnare, della didattica innovativa e tanto altro.

Ad un certo punto il compagno bofonchia: alla fine il buon insegnante è colui che ti appassiona, che ti fa innamorare ed amare per sempre una certa disciplina.

Mi racconta che quando era in terza ragioneria ovvero 20 anni fa, un docente supplente (avuto per 4 mesi) di economia aziendale  ha fatto amare alla classe la materia presentandola in un modo nuovo, affascinante, al punto che tutti gli alunni hanno aperto i libri, hanno studiato con piacere sugli appunti, si sono creati un percorso di studio autonomo!

Mi dice:“Ecco, non ho incontrato un docente simile per la Matematica. Ancora oggi non capisco il significato profondo della  X, per non parlare del significato e della valenza nel trovare una soluzione ad una equazione o peggio ancora dell’algebra!”

Il mio amico incalza: “Prendiamo un concetto di cui tutti parlano per fare scena, ovvero l’entropia. Se chiedi ad un alunno o ad un docente cos’è, te lo saprebbe spiegare senza introdurre alcuna formula o sapendo esplorare il suo significato intimo ?

This is the way the world ends
This is the way the world ends

This is the way the world ends

 Not with a bang but a whimper

Ecco l’articolo di oggi parte esattamente da qui: ho provato a mettermi nei panni di un alunno o di un qualsiasi appassionato di fisica che vuole capire il significato di entropia, correlandolo a parole tipo “la freccia del tempo” o il “disordine di un sistema”.

La mia ricerca inizia con una sua definizione dal web, ecco cosa recitano i primi 3 siti, googlando la definizione di entropia.

1)entropia1

2) passiamo alla cara wikipedia, magari ci darà un approccio più semplice…

entropia2

Ehm…….forse ci vuole una laurea in fisica per capirlo.

Per non parlare poi della digressione che si fa dopo introducendo la meccanica quantistica ed il grado di disordine.

3) google mi fornisce yahoo answer, assolutamente sconsigliato (su questo potremmo discutere su cosa sia autorevole nel web….), ma magari troviamo discussioni interessanti…

entropia3

Tutto chiaro no?

Ed ecco la risposta che ho dato al mio amico nei giardini pubblici. Se ci sono inesattezze, se volete aggiungere ulteriori informazioni, scrivetemi ad Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

A mia moglie Chiara che non capisce nulla di fisica, ma finalmente ha capito questo!

Il signor Alfonso vive su uno strano pianeta dove necessariamente deve acquistare oggetti se vuole sopravvivere.

Il Signor Alfonso possiede in tasca 100 euro. Un giorno decide di acquistare un bici per se e la paga 90 euro. Ora in tasca si ritrova 10 euro in contanti e una bici.

Lasciando da parte l’usura dell’oggetto nel tempo ,l’ inflazione e quant’ altro, se Alfonso decidesse di vendere la sua bici, si ritroverebbe nuovamente in tasca 100 euro in contanti.

C’è un problema, nel pianeta dove vive Alfonso hanno abolito i soldi in contanti (per evitare il pagamento in nero…..), pertanto Alfonso è costretto a possedere una carta di credito , un conto corrente o simili.

Nessuna differenza?

Beh purtroppo per ogni operazione, ogni transizione, (sia vendita sia acquisto)  la banca fa pagare una commissione, che nel caso di una bici da 90 euro è quantificabile in 1 euro.

Alfonso quindi , con 100 euro sul conto decide di acquistare una bicicletta, la paga 90 euro e gli restano 9 euro sul conto poichè 1 euro è andato alla banca.

In totale circolano sempre 100 euro, solo che l’euro della commissione bancaria non può più essere utilizzato (non si tratta di perdita di potere di acquisto, ma di un costo). Ovvero Alfonso potenzialmente non può più acquistare un oggetto da 100 euro quando rivende la bici , perché parte dei suoi soldi vanno alla banca. Alla fine Alfonso cesserà di acquistare cose quando tutti i suoi soldi andranno in commissioni bancarie.

Chiameremo questo stato la MORTE ECONOMICA di Alfonso (che corrisponde al carcere a vita su questo strano pianeta).

Nel pianeta di Alfonso, di tanto in tanto intervengono i profeti che affermano l’esistenza di un mondo dove le spese di commissioni sono zero, ma ad oggi  questi pianeti non sono mai stati scoperti.

Ah c’è da dire che quanto più si fanno transizioni di acquisto e vendita, tanto più aumentano i soldi andati “persi” non riutilizzabili, e questo accade quando il capitale iniziale è molto alto.  Inoltre la commissione bancaria dipende anche dal capitale che si ha e dal costo dell’oggetto, una banca ha tutti gli interessi a creare quante più operazioni possibili, pertanto i costi di commissione sono minori se si effettuano con un elevato capitale iniziale.

Altra cosa: non si potrà mai tornare indietro. Se ho 100 euro ed acquisto una bici da 90 euro,  pago 1 euro di commissione, ma se volessi rivendere la bici avrò indietro i miei 90 euro, ma dovrò ripagare ancora 1 euro di commissione (quindi avrò in tasca solo 98 euro)

Se si registrasse l’operazione con un video, facendo girare un nastro all’indietro, si verificherebbe che la banca mi restituirebbe l’euro di commissione! Cosa mai vista (solo ipotizzata da certi filosofi e teologi di quel pianeta!!!)

Ma in quale pianeta viviamo?

La Terra!

Bene !

Sulla nostra Terra accade una cosa simile a quanto accade sul pianeta di Alfonso.

I soldi li chiamiamo energia.

L’energia costituisce un capitale iniziale , con una certa quantità di energia puoi “fare” un tot di operazioni, puoi trasformarla in elettricità o in movimento, come con i soldi puoi acquistare bici o orologi.

Ogni volta, però, che trasformi l’energia da una forma all’altra devi pagare un dazio, una sorta di commissione bancaria, l’energia non si è persa, semplicemente si è degradata, ovvero non si può trasformare più come prima da una forma all’altra.

Chiamiamo questa forma particolare di energia calore e chiamiamo entropia il fatto che all’aumentare delle operazioni aumentano i soldi persi in commissioni bancarie.

Non esistono trasformazioni di energia in cui non si ha una parte trasformata in calore!

In sostanza poiché non esistono transizioni o trasformazioni reali con commissioni pari a zero, l’entropia non può che aumentare (solo se ho zero soldi, temperatura pari a zero questo non accade).

L’aumento di entropia dipende dalla quantità di energia, ovvero di calore scambiata, ma anche dai soldi iniziali, ovvero dalla temperatura. Maggiore è la temperatura con cui si effettua uno scambio di calore, minore sarà in percentuale la quantità di energia degradata. Quindi la qualità di una trasformazione energetica dipende dal calore scambiato e dalla temperatura a cui avviene lo scambio, così come sul pianeta di Alfonso, le commissioni si pagano in base al valore dell'oggetto ed al capitale nel conto

Non è mai possibile tornare indietro o almeno sì può trasformare il calore in altre forme di energia, ma avrò sempre un costo.

Quanto più scambio calore, inoltre, tanto più aumento il numero di possibilità di scambi e di operazione, ovvero è come se il sistema evolve verso uno stato di complessità maggiore, che chiamiamo disordine. Il disordine aumenta sempre

Esiste una freccia del tempo.

La morte economica nel nostro mondo si chiama MORTE TERMICA e si avrà quando tutta l’energia si è degradata, quindi non potrò più utilizzarla per muovere il Sole e le altre stelle.

Così finisce il mondo

Così finisce il mondo  

Così finisce il mondo

Non con fragore ma con un gemito

Il mondo è iniziato con una esplosione (Big Bang?), ma probabilmente finirà con una situazione di stallo, di zero trasformazione energetica, di un gemito lento chiamato morte termica.

Bibliografia

Ho trovato una bellissima spiegazione di entropia e disordine su questo sito

http://www.cosediscienza.it/fisica/12_entropia.htm

Consiglio un libro divulgativo dove si parla di Entropia, neuroscienze e teoria dell’informazione, lo lessi nel periodo post phd e lo trovai affascinante

Giulio Tononi, Galilei e il fotodiodo

Non ho espressamente citato la definizione di entropia sui libri di testo scolastici di fisica, per evitare favoritismi in negativo o in positivo, ma vi invito a leggerli!