Termologia

6. Il secondo principiodella termodinamica (I)

6.1 Le macchine termicheMacchina termica: dispositivo capace di trasformare calore in lavoroPer poter funzionare deve ritornare al punto di partenza, ad esempio per contatto con una sorgente fredda: dispositivo che realizza una serie di trasformazioni cicliche

Esempi: macchina a vapore, centrale termoelettrica

Centrale termoelettrica

6.1 Macchine termiche■ Bilancio energetico di una macchina termica:

Per il primo principio della termodinamica, in una trasf. ciclica (U=0)Q = W

dove Q è il calore totale scambiato

W = Q2 + Q1 = Q2 - |Q1|

cioè, non tutto il calore Q2 assorbito dalla sorgente calda si trasforma in lavoro

dove, W = lavoro compiuto dalla macchina termica in un cicloQ2 = calore assorbito dalla sorgente calda (a temperatura T2)Q1 = calore ceduto alla sorgente fredda (a temperatura T1)

6.2 Primo enunciato: lord Kelvin

Enunciato di Kelvin del secondo principio della termodinamica:è impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato si quello di assorbire calore da un’unica sorgente e trasformarla integralmente in lavoro

Ha bisogno di una seconda sorgente di calore per lavorare ciclicamente

6.3 Secondo enunciato: Clausius

Il frigorifero non viola il secondo principio: trasferisce calore da un corpo più freddo (l’interno) a uno più caldo (l’ambiente), ma non è l’unico risultato (ha bisogno di energia elettrica per funzionare)

Enunciato di Clausius del secondo principio della termodinamica:È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di far passare calore da un corpo più freddo a uno più caldo.

6.4 Terzo enunciato: il rendimento

Rendimento di una macchina termica: rapporto tra il lavoro totale W prodotto dalla macchina in un ciclo e la quantità di calore Q2 che, in un ciclo, la macchina preleva dalla sorgente calda

Rendimento : misura l’efficienza con la quale una macchina termica è in grado di convertire calore in lavoro

2Q

W

2

1

2

12 1||

Q

Q

Q

QQ

6.4 Terzo enunciato: il rendimento

Terzo enunciato del secondo principio della termodinamica:è impossibile progettare una macchina termica che abbia rendimento 1

Per l’enunciato di Kelvin del secondo principio, risulta Q1 0, quindi, dalla formula precedente, il rendimento non può raggiungere il valore 1

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