Calore Assorbito / Ceduto
Buonasera, questo esercizio è tratto da un esame, e in generale non mi sembra poi così difficile, tuttavia ho qualche problema con il capire qule calore viene assorbito e quale viene ceduto:
"Si consideri una mole di gas perfetto monoatomico che compie
il ciclo motore $ABCA$ composto da una compressione isobara reversibile AB,
con $V_A = 2V_B$, il riscaldamento isocoro reversibile BC con $P_C = 2P_B$, si veda
la figura. Il ciclo e chiuso dal tratto irreversibile CA. Il lavoro prodotto nel
tratto CA e $W_(CA) = 2/3RT_A$. I valori di $V_A$ e $P_A$ sono noti.
cacloclare il rendimento del ciclo "

Scrivo tutto in funzione di $V_A$ e $P_A$ che sono noti
$1)$TRASFORMAZIONE $AB$ (isobara)
$W_(AB)=P_A(V_B-V_A)=-P_AV_A/2$
$Q_(AB)=-c_P/R * P_AV_A/2$
$2)$TRASFORMAZIONE $BC$ (isocora)
$W_(BC)=0 $
$Q_(BC)=-c_v/R * P_AV_A/2$
$3)$TRASFORMAZIONE $CA$ (generica irreversibile)
$W_(CA)=2/3P_AV_A$
$Q_(CA)=2/3P_AV_A$
Il lavoro totale è $W=1/6 P_AV_A$
il calore assorbito, almeno secondo quanto penso (probabilmente sbaglio), dovrebbe essere quello che ha il segno positivo (Seondo la convenzione scelta) durante le trasformazioni, cioè:
$Q_(ass)=Q_(CA)+Q_(BC)$
invece il lobro mi dice che $Q_(ass)=Q_(CA)$
Dove sbaglio? perchè $Q_(BC)$ non si considera calore assorbito?
"Si consideri una mole di gas perfetto monoatomico che compie
il ciclo motore $ABCA$ composto da una compressione isobara reversibile AB,
con $V_A = 2V_B$, il riscaldamento isocoro reversibile BC con $P_C = 2P_B$, si veda
la figura. Il ciclo e chiuso dal tratto irreversibile CA. Il lavoro prodotto nel
tratto CA e $W_(CA) = 2/3RT_A$. I valori di $V_A$ e $P_A$ sono noti.
cacloclare il rendimento del ciclo "

Scrivo tutto in funzione di $V_A$ e $P_A$ che sono noti
$1)$TRASFORMAZIONE $AB$ (isobara)
$W_(AB)=P_A(V_B-V_A)=-P_AV_A/2$
$Q_(AB)=-c_P/R * P_AV_A/2$
$2)$TRASFORMAZIONE $BC$ (isocora)
$W_(BC)=0 $
$Q_(BC)=-c_v/R * P_AV_A/2$
$3)$TRASFORMAZIONE $CA$ (generica irreversibile)
$W_(CA)=2/3P_AV_A$
$Q_(CA)=2/3P_AV_A$
Il lavoro totale è $W=1/6 P_AV_A$
il calore assorbito, almeno secondo quanto penso (probabilmente sbaglio), dovrebbe essere quello che ha il segno positivo (Seondo la convenzione scelta) durante le trasformazioni, cioè:
$Q_(ass)=Q_(CA)+Q_(BC)$
invece il lobro mi dice che $Q_(ass)=Q_(CA)$
Dove sbaglio? perchè $Q_(BC)$ non si considera calore assorbito?
Risposte
Il tuo svolgimento mi sembra corretto.
Una isocora percorsa come nell'esercizio assorbe calore.
Una isocora percorsa come nell'esercizio assorbe calore.
Ti ringrazio. Comunque nellos svolgimento c'è scritto:
"Nel ciclo in considerazione, il sistema interagisce con un
numero innito di sorgenti con temperatura compresa tra $T_B$ e $T_A = T_C$.
Con ciascuna di queste sorgenti il sistema cede calore durante il tratto AB
e assorbe calore durante il tratto BC. Il calore netto scambiato con queste
sorgenti intermedie quindi vale $Q_1 = Q_(AB) + Q_(BC) = (c_v - c_p) P_A V_A/(2R) =
-P_A V_A/2$. Quindi alla ne del ciclo, alle sorgenti intermedie a temperatura
$T (T_B < T < T_A)$ il sistema ha ceduto un calore$ |Q1|$, mentre ha assorbito
dalla sorgente $T_A$ un calore $Q_2 = Q_(CA)$
"Nel ciclo in considerazione, il sistema interagisce con un
numero innito di sorgenti con temperatura compresa tra $T_B$ e $T_A = T_C$.
Con ciascuna di queste sorgenti il sistema cede calore durante il tratto AB
e assorbe calore durante il tratto BC. Il calore netto scambiato con queste
sorgenti intermedie quindi vale $Q_1 = Q_(AB) + Q_(BC) = (c_v - c_p) P_A V_A/(2R) =
-P_A V_A/2$. Quindi alla ne del ciclo, alle sorgenti intermedie a temperatura
$T (T_B < T < T_A)$ il sistema ha ceduto un calore$ |Q1|$, mentre ha assorbito
dalla sorgente $T_A$ un calore $Q_2 = Q_(CA)$
E cosa c'è che non va bene ?
non va bene perchè io il rendimento lo calcolo scrivendo
$\mu=W/(Q_(CA)+Q_(BC))$
mntre nello svolgimento ho
$\mu=W/Q_(CA)$
$\mu=W/(Q_(CA)+Q_(BC))$
mntre nello svolgimento ho
$\mu=W/Q_(CA)$
Ma qui non ci sono solo due sorgenti di calore, ma infinite sorgenti che operano tra $T_B$ e $T_C=T_A$.
Siccome un'isobara scambia più calore di una isocora, per ogni sorgente intermedia che non sia $T_C=T_A$, il bilancio di calore è negativo, quindi calore ceduto.
In effetti è un ragionamento abbastanza nuovo anche per me, ci vorrebbero conferme, ma io non vedo altre spiegazioni possibili.
Siccome un'isobara scambia più calore di una isocora, per ogni sorgente intermedia che non sia $T_C=T_A$, il bilancio di calore è negativo, quindi calore ceduto.
In effetti è un ragionamento abbastanza nuovo anche per me, ci vorrebbero conferme, ma io non vedo altre spiegazioni possibili.