“In natura ogni sistema tende a portarsi allo stato con minor contenuto di energia”.Di questa affermazione non mi è chiara una cosa:di che tipo di energia si tratta? Cioè, un sistema tende a raggiungere il minor contenuto della sua energia complessiva (cinetica + potenziale) o della sola energia potenziale? O della sua energia interna (che poi è energia potenziale, giusto?)? Potreste chiarirmi questo dubbio, per favore? Grazie

In linea teorica:

Il primo principio della termodinamica afferma che l’energia si conserva
comunque.

Il secondo principio afferma in sostanza che esiste una forma di energia,
quella termica, “degradata” rispetto alle altre. Più precisamente,
lo ricordo per amore di completezza, esso ha due formulazioni classiche
che si dimostra facilmente essere tra loro equivalenti:

a) E’ impossibile una trasformazione il cui unico effetto sia quello
di trasferire calore da una sorgente a temperatura minore ad un’altra
di temperatura maggiore.

b) E’ impossibile una trasformazione il cui unico effetto sia quello
di generare lavoro meccanico con il calore sottratto a una sola sorgente.

In altre parole mentre è possibile e con gran facilità trasformare totalmente
energia elettrica o meccanica in energia termica l’opposto è possibile
solo con le limitazioni imposte appunto dal secondo principio. Esso introduce,
sottilmente, una funzione monotona del tempo quando sottintende un prima
e un poi parlando di “trasformazione il cui unico effetto…”.
Questa osservazione è molto importante perché sta alla base del concetto
di trasformazioni “irreversibili”, nel tempo ovviamente.

Ne discende quindi che il mondo “degrada”, cammina cioè inesorabilmente
verso la sua “morte termica” che avverrà quando l’universo sarà
un tutto omogeneo a temperatura costante. La velocità con cui questo processo
avviene non è però minimamente ipotizzabile col secondo principio, quindi
“solo scala di tempi rigorosamente monotona”, ma non quantificabile.
In soldoni non si possono fare ipotesi su quando avverrà, almeno non con
il secondo principio.

In pratica:

Se non valesse il secondo principio noi avremmo risolto il problema energetico
mondiale ricavando energia dal calore che ogni materiale possiede (avremmo
solo l’imbarazzo della scelta del materiale più comodo all’utilizzo specifico)
tanto poi, una volta usata l’energia, la restituiremmo tutta intera ancora
sotto forma di calore. Pensate a un’automobile che si alimenta sottraendo
calore all’aria che attraversa, rendendoglielo immediatamente sotto forma
di resistenza aerodinamica. Bene purtroppo tutto questo è impossibile
per il secondo principio.

Ciò detto, possiamo dire che le forme di energia “ordinata”
potenziale sia meccanica che elettromagnetica, elastica, cinetica dei
macro sistemi (non quella delle molecole in agitazione termica appunto)
finché continuano a trasformarsi tra loro non si “portano” a
questo contenuto di minor energia utile.

L’acqua contenuta in un bacino idroelettrico possiede energia potenziale
gravitazionale. Durante il suo cammino lungo la condotta forzata trasforma
l’energia potenziale in energia piezometrica e una fetta anche cinetica.
Se la turbina a valle è p.es. una Pelton all’uscita dall’ugello l’energia
sarà totalmente cinetica, colpendo le palette della girante essa si trasforma
ancora in energia meccanica al giunto e poi in energia elettrica che esce
dalla centrale. Bene, a meno delle perdite, tutte queste trasformazioni
non possono essere pensate come un degrado in quanto tutte le diverse
forme di energia citate sono perfettamente reversibili. Se per esempio
l’ugello della Pelton sparasse verso l’alto, sempre a meno delle perdite,
l’acqua, nel campo gravitazionale, raggiungerebbe il pelo libero del bacino.

Appena attacchiamo all’impianto elettrico la stufetta o il frullatore,
la lampada, la radio, il giradischi, l’energia elettrica utilizzata si
trasforma immediatamente o quasi in calore e qui il sistema si è portato
a uno stato più stabile, uno stato cioè dove l’energia “nobile”
si è “degradata”, uno stadio dal quale tornare indietro è impossibile
per il secondo principio.

Quindi mi sembra di poter rispondere che quella che nel quesito era chiamata
“energia complessiva” si possa tranquillamente chiamare “energia
ordinata” di qualunque natura esclusa ovviamente quella termica.