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6. Il secondo principio della termodinamica (I)
Termologia 6. Il secondo principio della termodinamica (I)
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6.1 Le macchine termiche Macchina termica: dispositivo capace di trasformare calore in lavoro Per 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
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Centrale termoelettrica
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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 ciclo Q2 = calore assorbito dalla sorgente calda (a temperatura T2) Q1 = calore ceduto alla sorgente fredda (a temperatura T1)
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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
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6.3 Secondo enunciato: Clausius
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. 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)
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6.4 Terzo enunciato: il rendimento
Rendimento : misura l’efficienza con la quale una macchina termica è in grado di convertire calore in lavoro 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
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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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