I principi della termodinamica

Tramite: O2O 14/04/2017
Difficoltà: media
15
Introduzione

In parallelo con lo sviluppo industriale, all'inizio del 800 nasce una nuova scienza: la termodinamica. Con la termodinamica, calore ed energia meccanica assumono il ruolo di forme diverse di una stessa entità. Il primo principio della termodinamica non è altro che un' estensione del principio di conservazione dell'energia, che include anche il calore. Il secondo principio pone dei limiti, dei vincoli al processo di trasformazione del calore in energia meccanica. Ecco i principi della termodinamica.

25

Primo principio della termodinamica

Consideriamo un cilindro contenente un gas, chiuso da un pistone che può muoversi in su e giù senza attrito con le pareti. Inoltre sul pistone sono posti dei pesi F che tengono il gas compresso in un certo volume V1. Se riscaldiamo il cilindro e quindi il gas in esso contenuto, forniamo ad esso una certa quantità di calore Q. L'effetto di questa somministrazione di calore è che il gas si espande e passa ad un volume V2, in tal caso si compie un lavoro. Ora se si confronta il valore di Q (calore fornito al sistema) e il valore L (Lavoro compiuto dal sistema), troveremo che non tutto il calore si è trasformato in lavoro. La quantità di calore che non si è trasformata in lavoro va ad aumentare l'energia interna del gas. Il primo principio della termodinamica, afferma che la variazione di energia interna di un sistema è uguale alla somma algebrica delle energie che esso scambia con l'ambiente esterno, sia sotto forma di lavoro che sotto forma di calore.

35

Secondo principio della termodinamica

Il secondo principio della termodinamica trova diverse formulazioni. Una di queste è il postulato di Lord Kelvin. La trasformazione di calore in lavoro avviene, abitualmente, utilizzando un fluido riscaldato da una sorgente di calore che, esponendosi compie, appunto, un lavoro. Nell'esempio visto in precedenza del cilindro con pistone mobile contenente un gas e posto a contatto con una sorgente termica, per avere un lavoro di espansione continuativo, occorre che il pistone vada su e giù non potendo pensare di utilizzare un pistone molto lungo. È necessario quindi che il dispositivo operi in condizioni cicliche. In tale esempio si è visto anche che non tutto il calore fornito dal gas si è trasformato in lavoro in quanto una parte di esso va ad aumentare l'energia interna del gas. Si potrebbe utilizzare un gas perfetto e realizzare una trasformazione isotermica.

Continua la lettura
45

Conclusione

In tal caso non ci sarebbe variazione di energia interna e pertanto, tutto il calore perso dalla sorgente sarebbe completamente trasformato in lavoro. Ma il risultato ottenuto, come ben si comprende non è stato solo quello di trasformare tutto il calore prelevato dalla sorgente in lavoro, perché contemporaneamente si è avuto anche una variazione di volume del gas e quindi c'è stato un cambiamento dello stato termodinamico di quest'ultimo. Conseguenza immediata di ciò è che nelle trasformazioni cicliche, tipiche delle macchine termiche tutto il calore preso dalla sorgente non può essere completamente trasformato in lavoro.

Potrebbe interessarti anche
Naviga con la tastiera

Segnala contenuti non appropriati

Tipo di contenuto
Devi scegliere almeno una delle opzioni
Descrivi il problema
Devi inserire una descrizione del problema
Si è verificato un errore nel sistema. Riprova più tardi.
Verifica la tua identità
Devi verificare la tua identità
chiudi
Grazie per averci aiutato a migliorare la qualità dei nostri contenuti

Guide simili

Superiori

Chimica: i principi della combustione

La combustione rappresenta una reazione di tipo chimico che determina una ossidazione completa di un combustibile da parte di un comburente. Quali sono le caratteristiche di questo processo e i principi che lo attivano? È quello che vi illustreremo in...
Superiori

Principi e teoremi dell'economia del benessere

L'economia del benessere o "welfare economy" è una branca della microeconomia che studia l'equilibrio e la dinamica del libero mercato, ponendolo in contrapposizione con quello che subisce ingerenze da parte dello Stato o che è obbligato ad adeguarsi...
Superiori

Fisica: i principi della dinamica

Quando si parla di Dinamica si intende quella parte della Fisica che si occupa di studiare come si muovono i corpi per effetto delle forze che agiscono su di essi. Esistono infatti diversi tipi di forze che agiscono sui corpi e ne modificano il movimento....
Superiori

I principi fondamentali dell'Illuminismo

L'illuminismo è stato un movimento politico, culturale e sociale oltre che filosofico che si è sviluppato nel Europa intorno al XVIII secolo. Sebbene i germi culturali di questa rivoluzione abbiamo visto la loro nascita in Inghilterra, il movimento...
Superiori

Come calcolare il tempo di riscaldamento di un liquido

La termodinamica è la branca della fisica che studia il trasferimento di energia sotto forma di calore. Trattandosi di una materia molto importante rientra nei programmi sia delle scuole medie che delle superiori e deve essere studiata in maniera approfondita...
Superiori

Come calcolare il rendimento di una macchina termica

La termodinamica è una branca incredibilmente ampia della fisica. All'interno di tale branca vengono passate in rassegna tutte quelle trasformazioni che avvengono tra calore e lavoro, con il primo che si trasforma nel secondo e viceversa. Tra i dispositivi...
Superiori

Come calcolare il flusso di entropia

Prima di introdurre il processo per come calcolare il flusso di entropia è doveroso introdurre l'argomento partendo dall'esposizione di una delle due principali teorie circa il destino dell'Universo, in modo tale da poter facilitare la comprensione...
Superiori

Come costruire il diagramma di Mollier

Il diagramma di Mollier è un grafico a variabili termodinamiche che contiene necessariamente la funzione di stato H, l'entalpia. L'entalpia viene messa in relazione con una qualsiasi variabile termodinamica, che sia in ascissa o in ordinata. La combinazione...