FISICA AMBIENTALE 1

Lezioni 7 - 8I cicli termodinamici

I CICLI TERMODINAMICI

CICLO: espansione e compressione con

possibili cambiamenti di fase.

Conversione parziale di calore

in lavoro meccanico

Dopo un ciclo completo lo stato della

sostanza ritorna alla situazione iniziale.

In una macchina termica una sostanza compie un ciclo:

I cicli generalmente vengono rappresentati in diagrammi pV e

TS.

L’effetto netto è:

CICLO DI CARNOT

Espansioneisoterma

Espansioneadiabatica

Compressioneadiabatica

Compressioneisoterma

V S

MACCHINA DI STIRLING

2 fasi a V=COST

2 fasi a T=COST

S2 S3 S1 S4

QR

QR’

QH

QC

L’input di energia è solo QH perché QR’

viene rigenerata e usata come QR

Macchina di Rankine

Se il gas della macchina di Stirling è rimpiazzato da acqua e il suo vapore si ottiene la macchina a vapore e il

ciclo corrispondente è chiamato: ciclo di Rankine

IL CICLO DI RANKINE

LIQUIDO+

VAPORELIQUIDO

VAPORE

ACQUAQH

QL

W = W12 + W34 = H1– H2+H3 - H4

COMBINED POWER CYCLE

qA

(1-A)qA

qB

Se A=40% e B=35% =61% guadagno!

Se qB= 0

LE MACCHINE A COMBUSTIONE INTERNA

Il ciclo di Otto

Diagrammi pV e TS

12 : adiabatic compression

23 : isochoric heating QH=cV(T3-T2) 34 : adiabatic expansion

41 : isochoric cooling QC=cV(T4-T1)

V3=V2

QC

QH

DIESEL CYCLE

DIESEL CYCLE

…CICLO A PRESSIONE COSTANTE

23 : isobaric heating QH=

cp(T3-T2)Cut-off

ratio

V2 V3

VV1

QC

QH

Diesel cycle