Presentazione termodinamica
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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…….
