Secondo principio della termodinamica

SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

Secondo e Terzo enunciato

Indice

Il terzo enunciato

Confronto

Primo enunciato

Secondo enunciato

Il rendimento

Primo enunciato

Enunciato di William Thomson, lord Kelvin

E' impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di assorbire una determinata quantità di calore da un'unica sorgente a temperatura uniforme e trasformarla integralmente in lavoro.

Primo enunciato

permette...

non permette...

Non è possibile costruire una macchina termica che assorba una quantità di calore Q da una sorgente e compia, come unico effetto, un lavoro W=Q

Una macchina termica assorbe una quantità di calore Q2 da una sorgente calda, compie un lavoro W<Q2 e cede l'energia rimanente a una sorgente fredda

• Un gas che si espande può compiere un lavoro W che è uguale al calore assorbito Q ma la produzione di lavoro non è l'unico risultato della trasformazione

• Per eliminare l'aumento di volume e per poter utilizzare ciclicamente l'espanzione del gas per ottenere nuovo lavoro, è necessario che il sistema ceda calore a una sorgente fredda

Secondo enunciato

Enunciato di Rudolf Clausius

E' impossibile realizzare una trasformazionei il cui unico risultato sia di far passare calore da un corpo più freddo a uno più caldo.

secondo enunciato

permette...

Un lavoro esterno We provoca il passaggio di calore da un corpo a temeperatura T1 a uno a temperatura T2 > T1

non permette...

non può avvenire un passaggio spontaneo del calore da una temperatura inferiore a una superiore

• Esempio: un frigorifero provoca il passaggio di calore da un corpo freddo, ovvero l'interno del frigorifero, a uno più caldo, ovvero l'ambiente esterno, grazie a cariche di energia elettrica, che fungono da We

• Esempio: senza le cariche di energia elettrica esterna il frigorifero non può provocare un passaggio di caloreda una tempeeratura più fredda auna più calda

riassumendo i dati:

calore ceduto dal corpo più freddo: q1calore acquistato dal corpo più caldo: |q2|= q1+we lavoro esterno positivo: we > 0

IL RENDIMENTO

Il rendimento è il rapporto tra il lavoro prodotto dalla macchina termica in un ciclo (W) e la quantità di calore assorbito dalla sorgente calda durante il ciclo (Q2)

Lavoro (J)

W Q2

η=

Calore da sorgente calda (J)

Indica l'efficenza di una macchina termica nel convertire calore in lavoro

Rendimento

Se la macchina termica funziona con due sorgenti di calore

Q2 |Q1|

Q2-|Q1| Q2

η=

Q2

Q2 Q2

|Q1| Q2

η=

1-

Calore ceduto alla sorgente fredda

Rendimento

Calore della sorgente calda

Terzo Enunciato

• L'energia nè si crea nè si distrugge ma si trasforma (primo principio della termodinamica)

E' impossibile progettare una macchina termica che abbia rendimento uguale a 1.

Q2

|Q1|

Secondo principio della termodinamica

Q1.

quindi

|Q1|/Q2

VALORI DI RENDIMENTO DI ALCUNI DISPOSITIVI

Nelle macchine termiche il rendimento è piuttosto basso a differenza dei dispositi elettronici che possono raggiungere un rendimento intorno al 100%. come si può notare dalla tabella.

PROBLEMA:

In un ciclo, una macchina termica preleva dalla sorgente calda una quantità di calore Q2=538J e cede alla sorgente fredda il calore Q1= - 461J. Quanto vale il rendimento di tale macchina? Esprimi il rendimento in forma di percentuale

DATI: INCOGNITE:

η=? η %=?

Calore assorbito: Q2=538 J Calore ceduto: Q1= -461 J

SVOLGIMENTO:

|-461 J|

|Q1|

η= 0,143

η= 1-

η= 1-

538 J

Q2

η%= 14,3%

η%= η x 100

η%= 0,143 x 100