Fisica: il secondo principio della termodinamica

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Introduzione

Secondo il secondo principio della termodinamica, qualunque sistema in fisica (macchina termica) che prelevi una quantità di calore (energia in ingresso) dalla sorgente a temperatura maggiore a discapito di una quantità (energia dispersa) alla sorgente a temperatura minore, trasforma in lavoro una quantità di calore. Le temperature da utilizzare per il calcolo del rendimento massimo sono le temperature assolute espresse in Kelvin. Per avere un rendimento uguale ad uno è necessaria una temperatura uguale allo zero assoluto. Questo è un evento fisico chiaramente impossibile a realizzarsi. Di seguito, dunque, si illustrerà un concetto molto importante in fisica, ovvero, il secondo principio della termodinamica. Inoltre, si spiegheranno le i particolari le caratteristiche più peculiari di tale principio.

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Il primo principio della termodinamica

Nella fisica, il primo principio della termodinamica, assicura la possibilità di trasformare tutto il lavoro in un sistema in calore. Il secondo principio della termodinamica invece, affronta il problema contrario e vincola la trasformazione del calore in lavoro. Per effettuare la trasformazione del calore in lavoro è sempre necessario avere due sorgenti di calore a diversa temperatura. È possibile trasformare in lavoro solamente il calore che naturalmente fluisce da un corpo a una temperatura maggiore (come ad esempio, una caldaia, un motore a scoppio o diesel, un pannello solare) ad un corpo a temperatura minore. Quest'ultimo solitamente si dice "condensatore" e cede a sua volta il calore dell'ambiente esterno al sistema precedente.

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Il calore

Questo significa che una parte del calore che si preleva dalla sorgente a temperatura maggiore non si trasformerà in lavoro. Questa quantità di calore, dunque, si disperderà nell'ambiente. Ad esempio, i fiumi di scarico dei motori degli autoveicoli, quelli delle centrali termoelettriche e termonucleari, non sono altro che calore disperso nell'ambiente dai sistemi fisici sopracitati. Queste strutture trasformano il calore in lavoro e il rendimento massimo si stabilisce in fisica con il secondo principio della termodinamica.

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Il secondo principio della termodinamica

Nel secondo principio della termodinamica, la ragione per cui il calore si indica come una forma di energia "degradata" o di "seconda specie" si deve proprio alla dispersione di calore nell'ambiente senza possibilità di recuper. Il calore disperso nell'ambiente, inteso come ecosistema della Terra, costituisce la principale fonte di quel fenomeno noto come inquinamento termico.

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