Fisica classica/Primo principio della termodinamica: differenze tra le versioni
Contenuto cancellato Contenuto aggiunto
cambio avanzamento a 75% |
m Aggiustamenti di frasi e due link ad esercizi |
||
Riga 4:
B su un piano termodinamico ]]
Il
energia dei sistemi meccanici conservativi ai sistemi termodinamici. Nei sistemi termodinamici l'energia totale del sistema si conserva se si tiene conto dell'energia che il sistema scambia con l'ambiente esterno sotto forma di lavoro meccanico e di calore.
In termodinamica fisica si assume che sia positivo il lavoro meccanico fatto dal sistema
sull'ambiente esterno, mentre è negativo il calore che il sistema cede all'esterno.
Per enunciare in maniera puntuale tale principio, bisogna definire e precisare meglio il concetto
di energia del sistema.
La prima osservazione da fare è che a causa di tale enunciato generale in una qualsiasi trasformazione ciclica, cioè una trasformazione che riporti il sistema nello stesso stato termodinamico di partenza, il lavoro eseguito coincide con il calore assorbito, cioè in un ciclo <math>W=Q\ </math>. Consideriamo ora due stati termodinamici <math>A\ </math> e <math>B\ </math>, ovviamente esistono infiniti tipi di trasformazioni tra tali di equilibrio termodinamico che collegano i due stati, tali trasformazioni sono rappresentate, per ragioni visive, come linee in un piano termodinamico. Non inganni tale rappresentazione in quanto
gli stati intermedi potrebbero essere non di equilibrio e quindi non rappresentabili nel piano termodinamico.
Il lavoro <math>W\ </math> che viene eseguito, come il calore assorbito <math>Q\ </math> per fare le varie trasformazioni, dipende dal percorso seguito nel piano termodinamico.
Consideriamo il caso specifico indicato in figura in cui vi sono due generiche trasformazioni <math>I\ </math> e <math>II\ </math> che portano il sistema dallo stato <math>A\ </math> allo stato <math>B\ </math>. Tali trasformazioni sono caratterizzate rispettivamente da <math>Q_I\ </math>, <math>W_I\ </math> e <math>Q_{II}\ </math>, <math>W_{II}\ </math>. Consideriamo inoltre una trasformazione <math>III\ </math> che riporta il sistema da <math>B\ </math> ad <math>A\ </math>
Riga 220:
==Ciclo di Carnot==
[[Image:Carnot-cycle.jpg|thumb|
La macchina di Carnot è una macchina ideale che funziona tra due sole temperatura <math>T_1\ </math> e <math>T_2\ </math> eseguendo due trasformazioni isoterme e due adiabatiche. La macchina è ideale nel senso che il ciclo viene supposto avvenire in maniera reversibile. Notiamo che in linea di principio solo delle trasformazioni adiabatiche reversibili che chiudono il ciclo permettano di utilizzare due sole sorgenti di calore.
Se infatti invece che le due adiabatiche si fosse richiuso il ciclo con delle isocore (come nel ciclo di Stirling descritto in seguito) avremmo avuto bisogno per eseguire il ciclo in maniera reversibile di infinite sorgenti di calore tra <math>T_1\ </math> e <math>T_2\ </math> (che in un ciclo scambiano una quantità nulla di calore) che però da un punto di vista pratico non è impossibile.
Ma a metà dell'Ottocento la macchina di
La trasformazione <math>A->B\ </math> è una trasformazione isoterma reversibile in cui viene eseguito il lavoro <math>W_{AB}\ </math> che coincide con il calore assorbito dalla sorgente a temperatura maggiore <math>T_2\ </math> :
Riga 271:
Il ciclo di Carnot non ha applicazioni pratiche in quanto fare delle trasformazioni adiabatiche reversibili è spesso meno semplice che eseguire altri tipi di trasformazioni.
Al contrario il ciclo di Stirling di cui viene fatto un
[[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Il_I_principio_della_termodinamica/Ciclo_di_Stirling|
esempio]] è un ciclo che operando tra due temperature ha buone applicazioni pratiche. Ovviamente cicli termodinamici ve ne sono anche altri possibili [[Esercizi_di_fisica_con_soluzioni/Il_I_principio_della_termodinamica/Ciclo_anomalo|
un esempio]] di un ciclo poco efficiente chiarisce la scelta del ciclo.
[[Fisica_classica/Secondo_principio_della_termodinamica| Argomento seguente: Secondo principio della termodinamica]]
| |||