Corso di Fisica Tecnica Ambientale
Termodinamica: II Principio
Limiti del primo principio
Non spiega in quale verso avvengono le trasformazioni
spontanee (es. flusso di calore, miscelazione dei gas).
Non stabilisce alcuna limitazione alla conversione del
calore in lavoro.
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Termodinamica: II Principio
Fenomenologia del secondo principio
L'esperienza ci insegna che:
tutti i sistemi evolvono naturalmente verso un ben definito
stato di equilibrio;
la direzione naturale delle trasformazioni (in sistemi isolati)
tende sempre ad equilibrare i potenziali energetici
(termici, elettrici, ..) e non ad aumentare la loro
differenza;
in tutti i fenomeni naturali, a causa delle resistenze
d'attrito, una parte di energia si trasforma in energia
termica.
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Termodinamica: II Principio
Enunciato di Clausius
E’ impossibile realizzare una
trasformazione il cui unico risultato
sia quello di far passare calore da
un corpo a temperatura inferiore
ad uno a temperatura superiore.
Ta
δq
Tb
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Termodinamica: II Principio
Enunciato di Kelvin
E’ impossibile realizzare una
trasformazione il cui unico risultato
sia quello di assorbire calore da
una sola sorgente e di trasformarlo
integralmente in lavoro.
Ta
Qa
L
macchina
Qb
Tb
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Termodinamica: II Principio
Ciclo di Carnot
1
2
3
4
3
P
1
1
P
Qc
2
Qc
1
Tc
4
Tc
L
L
Tf
4
Qf
Ciclo diretto
Tf
2
3
Qf
v
3
Ciclo inverso
v
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Termodinamica: II Principio
Teorema di Carnot
Date due sorgenti a Tc e Tf una macchina qualunque
funzionante tra tali temperature avrà rendimento
minore o uguale di una macchina di Carnot
funzionante tra le medesime temperature. Il segno uguale
valendo nel caso di trasformazioni reversibili.
Qf
Tf
1−
≤1−
Qc
Tc
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Termodinamica: II Principio
Alcune considerazioni sull’Entropia
I processi possono avvenire solo in una certa direzione. I
fenomeni devono procedere nella direzione che soddisfi il
principio dell’aumento dell’entropia Sgen ≥ 0.
L’entropia si conserva solo durante la trasformazioni
reversibili (ideali) e cresce in tutti i fenomeni reali.
L’entropia dell’Universo quindi cresce sempre.
La generazione di entropia nei fenomeni reali è una
misura delle irreversibilità presenti durante le
trasformazioni. La generazione di entropia può essere
utilizzata come una misura quantitativa delle irreversibilità
associate ad una trasformazione.
