Teorema di Carnot

8. Il secondo principio
della termodinamica
6-10. Il ciclo di Carnot
8.6 Il teorema di Carnot

Macchina reversibile: dispositivo che compie una trasformazione
ciclica reversibile

Teorema di Carnot:
data una macchina reversibile, il cui rendimento è ηR, e un’altra
macchina qualunque, con rendimento ηS, che lavora tra le stesse
due temperature, si ha sempre
ηR ≥ ηS

Inoltre, tutte le macchine reversibili che lavorano tra le stesse
temperature hanno lo stesso rendimento
8.7 Il ciclo di Carnot

1.
2.
3.
4.

Macchina reversibile che funzione
con due sorgenti di calore
Espansione isoterma (T2)
Espansione adiabatica
Compressione isoterma (T1)
Compressione adiabatica
La machina compie un lavoro Wtot = Q2 – Q1
uguale all’area della parte di piano
racchiusa dal grafico della trasformazione
ciclica
8.8 Rendimento macchine termiche

Secondo il teorema di Carnot, i rendimenti di tutte le macchine
termiche reversibili che lavorano tra due temperature T1 e T2 sono
uguali
 1
T1
T2

Limite massimo per l’efficienza delle macchine reali

Motore a quattro tempi:
due parti principali: il carburatore, nel quale si forma la miscela di aria e
benzina, e il cilindro, nel quale l’esplosione della miscela provoca il
movimento del pistone, collegato, attraverso l’albero motore, alle ruote.
Il motore dell’automobile
8.9 Il motore dell’automobile

1.
2.
3.
4.

Ciclo Otto:
Aspirazione (isobara): il pistone si abbassa e aspira, attraverso la
valvola, la miscela proveniente dal carburatore
Compressione (adiabatica): la valvola si chiude e il pistone
comprime la miscela
Esplosione ed espansione (isocòra + adiabatica): la scintilla della
candela fa esplodere la miscela; l’aumento di temperatura, quindi di
pressione, spinge in giù il pistone (fase attiva: il calore si converte in
lavoro)
Uscita ed espulsione (isocora + isobara):
i gas combusti vengono espulsi dal cilindro
Esempio 4 pag. 184
8.10 Il frigorifero





Dispositivo che trasferisce calore da una sorgente a bassa
temperatura (interno) a una sorgente a temperatura più alta
(esterno) mediante impiego di lavoro esterno (energia elettrica).
Trasformazione ciclica percorsa nel senso opposto.
Il compressore comprime il vapore
fino a farlo liquefare con sviluppo
di calore che, nel serpentino esterno,
viene ceduto all’ambiente.
Il liquido passa poi nell’evaporatore posto all’interno, dove, non più
compresso, passa di nuovo allo stato di vapore, assorbendo calore
dall’ambiente interno. Il ciclo viene ripetuto più volte.
Gas refrigerante: sostanza che liquefa a temperatura ordinaria con
pressioni relativamente basse. Esempio, il freon (buco nell’ozono).