FISICA AMBIENTALE 1 Lezioni 7 - 8 I cicli termodinamici
Conversione parziale di calore in lavoro meccanico I CICLI TERMODINAMICI In una macchina termica una sostanza compie un ciclo: CICLO: espansione e compressione con possibili cambiamenti di fase. I cicli generalmente vengono rappresentati in diagrammi pV e TS. Dopo un ciclo completo lo stato della sostanza ritorna alla situazione iniziale. L’effetto netto è: Conversione parziale di calore in lavoro meccanico
CICLO DI CARNOT Espansione isoterma adiabatica Compressione V S
MACCHINA DI STIRLING 2 fasi a V=COST 2 fasi a T=COST
L’input di energia è solo QH perché QR’ S2 S3 S1 S4 QR QR’ QH QC L’input di energia è solo QH perché QR’ viene rigenerata e usata come QR
Se il gas della macchina di Stirling è 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 QH QL W = W12 + W34 = H1– H2+H3 - H4 ACQUA VAPORE LIQUIDO + VAPORE LIQUIDO QL W = W12 + W34 = H1– H2+H3 - H4
COMBINED POWER CYCLE qA (1-A)qA qB Se qB= 0 Se A=40% e B=35% =61% guadagno!
LE MACCHINE A COMBUSTIONE INTERNA Il ciclo di Otto
Diagrammi pV e TS QH QC 12 : adiabatic compression 23 : isochoric heating QH=cV(T3-T2) 34 : adiabatic expansion 41 : isochoric cooling QC=cV(T4-T1) V3=V2
DIESEL CYCLE
DIESEL CYCLE
…CICLO A PRESSIONE COSTANTE V2 V3 V V1 QC QH Diesel cycle 23 : isobaric heating QH= cp(T3-T2) Cut-off ratio