I principi della termodinamicaI principi della termodinamicaBoyle Charles Clausius

Carnot Joule Kelvin

La chilocaloria haLa chilocaloria ha l’equivalente in joule 1 kcal = 4186 Jl’equivalente in joule 1 kcal = 4186 J

Il mulinello di Joule: l’energia potenziale meccanica mgh, diventa energia termica Q = cmt t che riscalda l’acqua che riscalda l’acqua all’interno del all’interno del recipienterecipiente

LA TERMODINAMICA E LA TERMODINAMICA E I SUOI PRINCIPII SUOI PRINCIPI

Termodinamica: si occupa dello studio degli scambi Termodinamica: si occupa dello studio degli scambi energetici tra un sistema e l’ambienteenergetici tra un sistema e l’ambiente

PRIMO PRINCIPIOPRIMO PRINCIPIO: : Equivalenza e conservazione dell’ energia. Il calore è Equivalenza e conservazione dell’ energia. Il calore è

una forma di energia: una forma di energia: Q = L + Q = L + UU U è la variazione di energia internaU è la variazione di energia interna

SECONDO PRINCIPIOSECONDO PRINCIPIO: : Limiti alla conversione fra energia “vile” e “nobile” Limiti alla conversione fra energia “vile” e “nobile” É É impossibile ottenereimpossibile ottenere  lavoro continuativo utilizzando  lavoro continuativo utilizzando

una solauna sola sorgente di energia ( Kelvin ) sorgente di energia ( Kelvin )

Secondo principio della termodinamica

• Enunciati del Secondo Principio della Termodinamica

• L'enunciato di Kelvin: è impossibile realizzare una trasformazione termodinamica, il cui unico risultato, sia la conversione integrale di calore in lavoro. E’ possibile convertire integralmente calore in lavoro, ma  questo non è mai l'unico risultato!

Macchina termicaMacchina termica

Il secondo principio della Il secondo principio della termodinamicatermodinamica

Il secondo principio della termodinamica è di natura Il secondo principio della termodinamica è di natura empirica; esso stabilisce dei limiti alla conversione del empirica; esso stabilisce dei limiti alla conversione del calore in lavoro. Esistono due formulazioni equivalenti del calore in lavoro. Esistono due formulazioni equivalenti del secondo principio: secondo principio:

Enunciato di Enunciato di Kelvin-Plank Kelvin-Plank È impossibile realizzare una macchina termica che È impossibile realizzare una macchina termica che

utilizzi per produrre lavoro meccanico continuativo, utilizzi per produrre lavoro meccanico continuativo, una sola sorgente di calore a temperatura una sola sorgente di calore a temperatura uniforme.uniforme.

Il secondo principio della Il secondo principio della termodinamicatermodinamica

Enunciato di Enunciato di ClausiusClausius E’ impossibile che il calore fluisca E’ impossibile che il calore fluisca

spontaneamente da un corpo a temperatura spontaneamente da un corpo a temperatura minore T1, verso un corpo a temperatura minore T1, verso un corpo a temperatura maggiore T2 ( È’ impossibile realizzare una maggiore T2 ( È’ impossibile realizzare una macchina frigorifera   senza utilizzare lavoro macchina frigorifera   senza utilizzare lavoro dall’esterno ). Per quanto apparentemente molto dall’esterno ). Per quanto apparentemente molto diversi tra loro i due enunciati risultano diversi tra loro i due enunciati risultano equivalenti. equivalenti.

kelvin Clausiuskelvin Clausius

Occorrono almeno due sorgenti di calore: una calda per assorbire e una fredda per cedere calore

Il calore non fluisce spontaneamente dal freddo al caldo

Ciclo di Carnot

Ciclo di Carnot rendimento massimo

EntropiaEntropiaL’energia totale dell’universo si conserva, L’energia totale dell’universo si conserva, ma ad ogni trasformazione si degrada. ma ad ogni trasformazione si degrada. Quindi il primo principio dice sinteticamente Quindi il primo principio dice sinteticamente che: che: L’energia si conservaL’energia si conservaIl secondo principio dice che: Il secondo principio dice che: l’entropia l’entropia totale dell’universo aumenta. totale dell’universo aumenta. L’entropia è una funzione ideata da L’entropia è una funzione ideata da Clausius, misura l’irreversibilità dei Clausius, misura l’irreversibilità dei fenomeni e indica il verso del tempo fenomeni e indica il verso del tempo perché essa aumenta sempre.perché essa aumenta sempre.

EntropiaEntropia Questa funzione è definita come la somma di Questa funzione è definita come la somma di

tutti i calori scambiati diviso le temperature tutti i calori scambiati diviso le temperature costanti a cui avvengono gli scambi. Per una costanti a cui avvengono gli scambi. Per una macchina ideale di Carnot la variazione di macchina ideale di Carnot la variazione di entropia dell’universo è nulla. Per una entropia dell’universo è nulla. Per una macchina reale la variazione di entropia è macchina reale la variazione di entropia è sempre maggiore di 0. sempre maggiore di 0.

Qualsiasi trasformazione irreversibile degrada Qualsiasi trasformazione irreversibile degrada l’energia, cioè la rende inutilizzabile per l’energia, cioè la rende inutilizzabile per produrre lavoro. Quindi l’aumento di entropia produrre lavoro. Quindi l’aumento di entropia misura la perdita di capacità di fare lavoro.misura la perdita di capacità di fare lavoro.