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IL SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA - Coggle Diagram
IL SECONDO PRINCIPIO
DELLA TERMODINAMICA
La macchina termica
è un dispositivo che realizza una serie di trasformazioni cicliche.
La macchina reversibile
è un dispositivo che compie una trasformazione ciclica reversibile. Se tale trasformazione è composta di più fasi, ognuna di esse deve essere una trasformazione reversibile.
Enunciati
1 lord Kelvin
È 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.
Una macchina termica assorbe dalla sorgente calda una quantità di calore Q2, compie un lavoro W<Q2 e cede l’energia rimanente alla sorgente fredda.
2 Clausius
È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di far passare calore da un corpo più freddo a uno più caldo.
Soltanto un lavoro esterno provoca il passaggio di calore da un corpo a temperatura T1 a un corpo a temperatura T2> T1
Disuguaglianza di Clausius
stabilisce che la sommatoria, su tutto il ciclo di funzionamento, dei quozienti tra i calori scambiati e le temperature a cui, rispettivamente, avvengono gli scambi di calore è sempre minore o uguale a zero.
Si dimostra che il segno di uguale vale se e soltanto se la macchina termica è reversibile.
http://www.fe.infn.it/u/ciullo/fisica_mate/Disuguaglianza_di_Clausius-dispensa.pdf
ENTROPIA
L’entropia è una funzione di stato.
L’entropia S(C) di uno stato C è data dalla variazione di entropia nel passaggio dallo stato R di riferimento allo stato C stesso
Supponiamo che un sistema termodinamico Ω (lettera greca maiuscola «omèga») sia l’unione di due sottosistemi indipendenti Ω1 e Ω2, cioè Ω = Ω1 , Ω2 . In base alla proprietà associativa dell’addizione si dimostra che l’entropia del sistema Ω è data dalla somma delle entropie dei due sottosistemi Ω1 Ω2 che lo compongono; quindi, l’entropia è una grandezza estensiva.
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https://youtu.be/QUTLRJCGplc
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3 Rendimento
Il rendimento di una macchina termica è dato dal rapporto tra il lavoro W prodotto dalla macchina in un ciclo e la quantità di calore Q2 sorgente calda:
. È impossibile progettare una macchina termica che abbia rendimento uguale a 1.
Teorema di Carnot
Enunciato: il rendimento ηR
della macchina reversibile è sempre maggiore o uguale al rendimento ηS dell’altra macchina e i due rendimenti sono uguali soltanto se anche la macchina S è reversibile.
Ciclo di Carnot
Il ciclo di Carnot è costituito da quattro fasi consecutive: un’espansione isoterma, un’espansione adiabatica, una compressione isoterma e una compressione adiabatica.
Rendimento macchina di Carnot
è il massimo rendimento che una macchina reale, cioè non reversibile, potrebbe raggiungere lavorando con le due sorgenti di calore T1 e T2
https://youtu.be/3wKQ6QZI8Pk
http://www.simonescuola.it/areadocenti/s550/percorso9/approfondimenti/rendimento_di_una_macchina_termica.pdf
Enunciati di Kelvin e Clausius
https://youtu.be/EonH4quSftc
https://youtu.be/kXr33k_759E
