Presentazione termodinamica

Termodinamica
ovvero una gara contro il tempo ….
Esperimento di Joule
La Temperatura di un
corpo può essere
alterata:
Fornendo calore
Compiendo lavoro
I Principio della Termodinamica
Stato
Iniziale
UA
Calore fornito al
sistema
Q
Lavoro
compiuto sul
sistema
W
Stato
Finale
UB
ΔUint = Q + W
II Principio della Termodinamica
• Il primo principio non dice nulla sul verso secondo cui
una trasformazione avviene.
• La natura fissa un verso alle trasformazioni:
•Il gelato si scioglie
•il caffè bollente si raffredda,
• L'energia meccanica e il lavoro si possono trasformare
completamente in energia termica;
• la trasformazione inversa di energia termica in lavoro
può essere ottenuta soltanto mediante una macchina
Macchina termica
La macchina termica è un dispositivo capace di trasformare in modo continuativo
in lavoro il calore assorbito da una sorgente.
Per funzionare, una macchina termica deve lavorare con almeno due sorgenti di calore:
preleva calore dalla sorgente a temperatura maggiore (caldaia), mentre alla sorgente a
temperatura minore (refrigerante) cede la quantità di calore non trasformata in lavoro.
macchina a vapore
motore
vapore
acqua
sorgente di
calore
condensatore
In questo schema
di macchina a
vapore, la caldaia
è la fiamma che
produce vapore,
mentre il
refrigerante è il
condensatore che
riporta il vapore
allo stato liquido,
in modo che il
ciclo possa
iniziare da capo.
Calore
Calore 1
Lavoro
Lavoro
Calore 2
Questa limitazione sembra essere una legge della natura ed
è espressa in diversi modi dal secondo principio della
termodinamica.
ENUNCIATO DI KELVIN
È impossibile realizzare una trasformazione
il cui unico risultato sia quello di convertire
in lavoro tutto il calore assorbito da una sola
sorgente.
T2
Q2
macchina
MACCHINA
PERMESSA!
termica
L=Q2-Q1
Q1
T1<T2
Per funzionare ciclicamente, la macchina assorbe calore da
una sorgente a temperatura maggiore e ne cede una parte ad
una sorgente a temperatura minore. La differenza tra
l’energia assorbita e quella ceduta è uguale al lavoro utile
compiuto dalla macchina.
ENUNCIATO DI CLAUSIUS
È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di
trasferire calore da un corpo ad un altro avente una temperatura maggiore o
uguale a quella del primo.
T2
Q
MACCHINA
IMPOSSIBILE!
macchina
termica
Q
T1<T2
Non è possibile realizzare una macchina ciclica come quella schematizzata in figura, cioè
una macchina che abbia come unico effetto il passaggio di una certa quantità di calore Q
da un corpo ad un altro avente una temperatura maggiore o uguale a quella del primo.
Una tale macchina violerebbe l’enunciato di Clausius del secondo principio della
termodinamica.
II Principio e il verso del tempo…..
Il secondo principio afferma che le trasformazioni
spontanee avvengono solo in un verso.
• energia meccanica
calore,
• il caffè bollente
freddo,
• Mettendo a contatto due corpi, uno caldo e l’altro
freddo, il calore fluisce sempre dal corpo caldo al freddo.
Esistono altre trasformazione irreversibili: un vetro che va
in
frantumi, il mescolamento di due sostanze diverse,
ecc…….