I principi della termodinamica

I principi della termodinamica
Boyle
Carnot
Charles
Joule
Clausius
Kelvin
La chilocaloria ha l’equivalente in joule 1 kcal = 4186 J
Il mulinello di Joule:
l’energia potenziale
meccanica mgh,
diventa energia termica
Q = cmDt che riscalda
l’acqua all’interno del
recipiente
LA TERMODINAMICA E
I SUOI PRINCIPI



Termodinamica: si occupa dello studio degli scambi
energetici tra un sistema e l’ambiente
PRIMO PRINCIPIO:
Equivalenza e conservazione dell’ energia. Il calore è
una forma di energia:
Q=L+
DU è la variazione di energia interna



DU
SECONDO PRINCIPIO:
Limiti alla conversione fra energia “vile” e “nobile”
É impossibile ottenere lavoro continuativo utilizzando
una sola sorgente di energia ( Kelvin )
Secondo principio della termodinamica
•
Enunciati del Secondo Principio
della Termodinamica
• L'enunciato di Kelvin: è
impossibile realizzare una
trasformazione termodinamica,
il cui unico risultato, sia la
conversione integrale di calore
in lavoro. E’ possibile
convertire integralmente calore
in lavoro, ma questo non è
mai l'unico risultato!
Macchina termica
Il secondo principio della
termodinamica

Il secondo principio della termodinamica è di natura
empirica; esso stabilisce dei limiti alla conversione del
calore in lavoro. Esistono due formulazioni equivalenti del
secondo principio:

Enunciato di Kelvin-Plank
È impossibile realizzare una macchina termica che
utilizzi per produrre lavoro meccanico
continuativo, una sola sorgente di calore a
temperatura uniforme.
Il secondo principio della
termodinamica

Enunciato di Clausius
E’ impossibile che il calore fluisca
spontaneamente da un corpo a temperatura
minore T1, verso un corpo a temperatura
maggiore T2 ( È’ impossibile realizzare una
macchina frigorifera senza utilizzare lavoro
dall’esterno ). Per quanto apparentemente molto
diversi tra loro i due enunciati risultano
equivalenti.
kelvin
Occorrono almeno due sorgenti
di calore: una calda per
assorbire e una fredda per
cedere calore
Clausius
Il calore non fluisce
spontaneamente dal
freddo al caldo
Ciclo di Carnot
Ciclo di Carnot rendimento h massimo
Entropia
L’energia totale dell’universo si conserva,
ma ad ogni trasformazione si degrada.
Quindi il primo principio dice sinteticamente
che: L’energia si conserva
l’entropia
totale dell’universo aumenta.
Il secondo principio dice che:
L’entropia è una funzione ideata da
Clausius, misura l’irreversibilità dei
fenomeni e indica il verso del tempo
perché essa aumenta sempre.
Entropia


Questa funzione è definita come la somma di
tutti i calori scambiati diviso le temperature
costanti a cui avvengono gli scambi. Per una
macchina ideale di Carnot la variazione di
entropia dell’universo è nulla. Per una macchina
reale la variazione di entropia è sempre
maggiore di 0.
Qualsiasi trasformazione irreversibile degrada
l’energia, cioè la rende inutilizzabile per produrre
lavoro. Quindi l’aumento di entropia misura la
perdita di capacità di fare lavoro.