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Chiamiamo rendimento

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«     Una macchina è un qualsiasi sistema capace di trasformare energia in lavoro utile o in altra forma di energia utilizzabile.                     353j96d   Chiamiamo rendimento (h) di una macchina il rapporto tra l'energia trasformata e quella fornita:    h =                      353j96d                      353j96d                      353j96d                      353j96d                      353j96d                      353j96d                      353j96d  

«     In ogni macchina la quantità di energia in entrata corrisponde sempre all'energia in uscita sotto forma di lavoro, calore o di altra forma di energia.   Si può anche dire che:                     353j96d                      353j96d                      353j96d                      353j96d "in ogni trasformazione, la somma del lavoro prodotto e della variazione di energia interna del sistema è equivalente all'energia fornita":                E = L + DU.

«     La situazione si fa particolarmente sconveniente quando la macchina è termica; Detti:

v     A = l'area della superficie del pistone;

v     P = la differenza tra la pressione interna ed esterna;

v     F = la forza esercitata dalle molecole del gas sul pistone si ha:

P =      e quindi     F = P x A.                     353j96d                      353j96d                      353j96d         Il lavoro corrispondente vale:      L = F x DS = P x A x DS = P x DV

Tutto questo andrebbe bene se lo spostamento del pistone fosse infinitesimo, ma questo non accade; quindi il lavoro viene definito come la somma di tanti lavori infinitesimi, cioè l'area sottesa dalla curva della pressione in funzione del volume del gas.

«     In ogni trasformazione di energia da una forma all'altra, o di energia in lavoro, una parte dell'energia iniziale viene trasformata in calore.             

«     Da qui scaturisce il secondo principio della termodinamica: "il calore passa spontaneamente solo da un corpo a temperatura più alta a quello a temperatura più bassa".

«     Pertanto, mentre è possibile trasformare in calore tutto  il lavoro fornito, non è possibile trasformare in lavoro tutta l'energia fornita dalla macchina. Ne segue che una macchina termica ha sempre il rendimento minore a 1.

«     Poiché il calore passa spontaneamente solo da un corpo a temperatura più alta ad uno con temperatura più bassa, ed ogni scambio di calore cessa quando i corpi raggiungono equilibrio termico, il valore dell'energia dipende dalla temperatura alla quale il calore viene fornito; l'energia termica a bassa temperatura è energia degradata, dispersa nell'ambiente.

«     Una misura di questa perdita è data dal rapporto tra il calore prodotto    o non più utilizzato in una trasformazione e la temperatura alla quale viene immesso nell'ambiente: il rapporto  prende il nome di entropia.

«     In natura le trasformazioni fisiche e le reazioni chimiche manifestano spesso una direzione privilegiata ed evolvono spontaneamente in n verso, me non nel verso opposto; diciamo che esse sono irreversibili. La reazione opposta può avvenire, ma è assai improbabile che essa si verifichi spontaneamente e riusciamo talvolta ad ottenerla solo fornendo energia dall'esterno. L'entropia è una funzione matematica che ci dà indicazioni sulla spontaneità con la quale avvengono le trasformazioni e le reazioni e quindi sulla probabilità del loro evento, in quanto tutte le trasformazioni spontanee evolvono nel verso che comporta un aumento dell'entropia (cioè una degradazione dell'energia).

    







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