I principi della termodinamica Charles Boyle Clausius Carnot Joule Kelvin

La chilocaloria ha l’equivalente in joule 1 kcal = 4186 J Il mulinello di Joule: l’energia potenziale meccanica mgh, diventa energia termica Q = cmDt che riscalda l’acqua all’interno del recipiente

LA TERMODINAMICA E I SUOI PRINCIPI Termodinamica: si occupa dello studio degli scambi energetici tra un sistema e l’ambiente PRIMO PRINCIPIO: Equivalenza e conservazione dell’ energia. Il calore è una forma di energia: Q = L + DU DU è la variazione di energia interna SECONDO PRINCIPIO: Limiti alla conversione fra energia “vile” e “nobile” É impossibile ottenere  lavoro continuativo utilizzando una sola 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 termica

Il secondo principio della termodinamica Il secondo principio della termodinamica è di natura empirica; esso stabilisce dei limiti alla conversione del calore in lavoro. Esistono due formulazioni equivalenti del secondo principio: Enunciato di Kelvin-Plank È impossibile realizzare una macchina termica che utilizzi per produrre lavoro meccanico continuativo, una sola sorgente di calore a temperatura uniforme.

Il secondo principio della termodinamica Enunciato di Clausius E’ impossibile che il calore fluisca spontaneamente da un corpo a temperatura minore T1, verso un corpo a temperatura maggiore T2 ( È’ impossibile realizzare una macchina frigorifera   senza utilizzare lavoro dall’esterno ). Per quanto apparentemente molto diversi tra loro i due enunciati risultano equivalenti.

kelvin 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 h massimo

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

Entropia Questa funzione è definita come la somma di tutti i calori scambiati diviso le temperature costanti a cui avvengono gli scambi. Per una macchina ideale di Carnot la variazione di entropia dell’universo è nulla. Per una macchina reale la variazione di entropia è sempre maggiore di 0. Qualsiasi trasformazione irreversibile degrada l’energia, cioè la rende inutilizzabile per produrre lavoro. Quindi l’aumento di entropia misura la perdita di capacità di fare lavoro.