L.07 Flashcards
CAPACITA’ TERMICA
Si definisce capacità termica di un corpo il rapporto fra
il calore scambiato tra il corpo e l’ambiente e la variazione di temperatura che ne consegue.
Dire che una sostanza ha un’alta capacità termica significa che riesce ad assorbire tanto calore innalzando di poco la propria temperatura.
SERBATOIO DI ENERGIA TERMICA
È definito come un corpo di capacità termica relativamente grande in grado di fornire o assorbire una qualsiasi quantità di calore senza subire variazioni di temperatura.
SORGENTI E POZZI
I serbatoi di calore che forniscono
energia sotto forma di calore sono detti
SORGENTI.
I serbatoi di calore che assorbono
energia sotto forma di calore sono detti
POZZI.
I 4 PUNTI CHE CARATTERIZZANO DEI MOTORI TERMICI
- Ricevono calore da una sorgente ad alta temperatura (es: collettori solari)
- Convertono parte di questo calore in lavoro (rotazione di un albero)
- Cedono la parte rimanente di calore ricevuta a un pozzo a bassa temperatura (l’atmosfera, i fiumi ecc.)
- Funzionano secondo un ciclo termodinamico
FLUIDO EVOLVENTE
I motori termici e gli altri dispositivi ciclici di solito sfruttano un fluido, detto fluido evolvente al quale e dal quale il calore viene trasferito per il compimento del ciclo termodinamico
MOTORE TEMICO
Il sistema di produzione di lavoro che meglio si adatta alla definizione di motore termico è l’impianto motore a vapore.
Il lavoro netto fornito da un motore termico è sempre inferiore alla quantità di calore fornita al sistema: solo una parte del calore fornito al motore termico viene convertita in lavoro.
I motori termici, le macchine frigorifere e le pompe di calore sono apparecchiature che funzionano secondo un ciclo e lavorano con scambi di energia tra una sorgente a temperatura 𝑻𝒔 e un pozzo a temperatura 𝑻𝒊.
Il rendimento di un motore termico è sempre minore dell’unità dato che 𝑄𝑖 e 𝑄𝑠 sono quantità positive per definizione.
MACCHINA FRIGORIFERA
Le macchine frigorifere, come i motori termici, operano secondo un ciclo, impiegando un fluido detto refrigerante.
Il ciclo più utilizzato per il funzionamento delle macchine frigorifere è quello frigorifero a compressione di vapore che si realizza impiegando quattro componenti principali:
- COMPRESSORE
- CONDENSATORE
- VALVOLA DI LAMINAZIONE
- EVAPORATORE
COIFFICENTE DI DI PRESTAZIONE: esprime l’efficienza di una M.F.
Il compito di una macchina frigorifera è quello di asportare calore 𝑸𝒊 dall’ambiente da raffreddare a spese della fornitura di una quantità di lavoro 𝑳𝒏,𝒆.
ENUNCIATO DI KELVIN-PLANK
“È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia la trasformazione in lavoro di tutto il calore assorbito da una sorgente omogenea”
ENUNCIATO DI CLAUSIUS
“È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia un passaggio di calore da un corpo a una data temperatura a un altro a temperatura più alta.”
IL SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
I due enunciati del secondo principio della termodinamica sono equivalenti nelle loro conseguenze.
Ogni macchina che dovesse violare il secondo principio della termodinamica secondo l’enunciato di Kelvin-Planck lo violerebbe anche secondo Clausius e viceversa.
Nelle sue due formulazioni il secondo principio della
termodinamica:
1.individua il verso della trasformazione
2.Fornisce i mezzi necessari per determinare la qualità
dell’energia e per quantificarne il degrado a seguito di
una trasformazione.
3.Permette di determinare i limiti teorici per la prestazione dei dispositivi di trasformazione dell’energia, come i motori termici e le macchine frigorifere, e di predire il grado di completamento delle reazioni chimiche.
POMPA DI CALORE
È un’apparecchiatura che trasferisce calore da un ambiente a bassa temperatura a uno ad alta temperatura è detta POMPA DI CALORE.
Le macchine frigorifere e le pompe di calore lavorano
secondo lo stesso ciclo termodinamico perseguendo
obiettivi differenti.
La maggior parte delle pompe di calore esistenti utilizzano l’aria fredda esterna come sorgente di calore nella stagione invernale (pompe di calore ad aria).
CICLO DI CARNOT
Il ciclo di Carnot è il ciclo reversibile secondo il quale funziona il motore termico ideale detto motore di Carnot. Esso può essere utilizzato con riferimento sia a un sistema chiuso, sia a un flusso stazionario.
- ESPANSIONE ISOTERMA REVERSIBIE
- ESAPAZIONE ADIABATICA REVERSIBILE
- COMPRESSIONE ISOTERMA REVERSIBILE
- COMPRESSIONE ADIABATICA REVERSIBILE
Poiché il ciclo di Carnot è reversibile, tutte le trasformazioni possono essere invertite → Si ottiene così il ciclo inverso di Carnot che è uguale a quello diretto tranne che nel verso delle trasformazioni che viene invertito.
TEOREMA DI CARNOT
Tutte le macchine termiche reversibili che operino fra
due stesse sorgenti di calore a temperature 𝑻𝒔 e 𝑻𝒊
hanno lo stesso rendimento 𝜼𝒕,𝒄
Ogni altra macchina irreversibile termica che lavori tra queste stesse sorgenti ha rendimento inferiore (𝜼𝒕 < 𝜼𝒕,𝒄).
QUINDI, due macchine termiche reversibili sono in grado di produrre lo stesso lavoro se operano tra le stesse temperature (conseguenza del Teorema di Carnot).
