Come realizzare praticamente un ciclo di Carnot.
Come da titolo, sapreste indicarmi le modalità con le quali realizzereste un ciclo di Carnot? cioè, come si realizza praticamente un ciclo di Carnot?
Risposte
Ovviamente, mi baso sull'assunto, tutt'altro che verificato, che in laboratorio sia stato possibile ricreare un ciclo di Carnot con buona approssimazione (essendo un ciclo reversibile, è impossibile realizzarlo alla perfezione).
In ogni caso, se anche l'assunto appena riportato da me non fosse verificato, un tale ciclo si potrebbe realizzare praticamente anche esclusivamente dal punto di vista concettuale.
La mia domanda è dovuta ad alcuni paradossi che vorrei correggere, derivanti da una sicuramente errata comprensione di ciò che vari testi scrivono a riguardo.
In ogni caso, se anche l'assunto appena riportato da me non fosse verificato, un tale ciclo si potrebbe realizzare praticamente anche esclusivamente dal punto di vista concettuale.
La mia domanda è dovuta ad alcuni paradossi che vorrei correggere, derivanti da una sicuramente errata comprensione di ciò che vari testi scrivono a riguardo.
Dal punto di vista concettuale per il ciclo di Carnot esiste la definizione. Un ciclo di Carnot è composto da due trasformazioni adiabatiche reversibili e due trasformazioni isoterme reversibili.
Ecco, appunto.
Come si fa a realizzare una trasformazione isoterma? c'è qualche esempio su cui poter riflettere?
Come si fa a realizzare una trasformazione isoterma? c'è qualche esempio su cui poter riflettere?
Non ho capito cosa intendi.
intendi praticamente come si può realizzare, cioè nelle macchine reali? Reali nel senso quelle che vengono utilizzate comunemente?
In una trasformazione isoterma si ha contemporaneamente scambio di calore e di lavoro per il sistema termodinamico, per un gas perfetto per esempio è sufficiente che alla quantità di lavoro prodotta corrisponda una quantità di calore ricevuta per mantenere la temperatura costante.
Nella realtà i cicli, quelli utilizzati, differiscono dal ciclo di Carnot per le irreversibilità presenti e anche se fossero reversibili perchè ci sono diversi parametri da tenere in considerazione: semplicità costruttiva, che non dà la possibilità di avere scambi termici contemporaneamente a scambi di lavoro, pressioni e temperature massime di esercizio da rispettare (la temperatura è costante a pressione costante solo per un fluido in cambiamento di fase) da cui dipende il dimensionamento degli elementi che costituiscono le macchine, nei motori endotermici c'è il problema della combustione che non è un fenomeno facilmente gestibile, per le macchine a ciclo aperto c'è la necessità di scaricare a pressione atmosferica, che per un fluido non in cambiamento di fase significa dover scaricare a temperatura maggiore rispetto a quella in ingresso, rendendo impossibile un ciclo di Carnot.
intendi praticamente come si può realizzare, cioè nelle macchine reali? Reali nel senso quelle che vengono utilizzate comunemente?
In una trasformazione isoterma si ha contemporaneamente scambio di calore e di lavoro per il sistema termodinamico, per un gas perfetto per esempio è sufficiente che alla quantità di lavoro prodotta corrisponda una quantità di calore ricevuta per mantenere la temperatura costante.
Nella realtà i cicli, quelli utilizzati, differiscono dal ciclo di Carnot per le irreversibilità presenti e anche se fossero reversibili perchè ci sono diversi parametri da tenere in considerazione: semplicità costruttiva, che non dà la possibilità di avere scambi termici contemporaneamente a scambi di lavoro, pressioni e temperature massime di esercizio da rispettare (la temperatura è costante a pressione costante solo per un fluido in cambiamento di fase) da cui dipende il dimensionamento degli elementi che costituiscono le macchine, nei motori endotermici c'è il problema della combustione che non è un fenomeno facilmente gestibile, per le macchine a ciclo aperto c'è la necessità di scaricare a pressione atmosferica, che per un fluido non in cambiamento di fase significa dover scaricare a temperatura maggiore rispetto a quella in ingresso, rendendo impossibile un ciclo di Carnot.
Relativamente al caso dei gas perfetti, quindi, io prendo una sorgente termica ed un sistema alla stessa temperatura. Dopodichè, il sistema comincia a produrre lavoro (in base a cosa, poi lo chiariremo) e l'abbassamento di temperatura ad esso connesso sarà via via compensato dal calore ricevuto dalla sorgente termica. E' quindi il lavoro che stimolerebbe lo scambio di calore a causa dell'abbassamento che provoca alla temperatura del sistema.
Io, però, non riesco ancora a capacitarmi di come non sia possibile il contrario. Se penso ai motori a scoppio, lì una forte esplosione (un forte scambio di calore generato da una reazione con innesco) provoca una grande quantità di lavoro (testimoniata dal fatto che il pistone si muove in maniera fortemente rilevante). Anche nel caso di un ciclo di Carnot operante a temperature più basse di quelle generate dallo scoppio, quindi, il calore dovrebbe generare lavoro all'interno di un nostro sistema pistone-cilindro. Questo però non è possibile poichè per aversi scambio di calore, all'inizio il gas all'interno del cilindro dovrebbe avere temperatura diversa rispetto a quella della sorgente, rendendo la trasformazione automaticamente non isoterma.
Io, però, non riesco ancora a capacitarmi di come non sia possibile il contrario. Se penso ai motori a scoppio, lì una forte esplosione (un forte scambio di calore generato da una reazione con innesco) provoca una grande quantità di lavoro (testimoniata dal fatto che il pistone si muove in maniera fortemente rilevante). Anche nel caso di un ciclo di Carnot operante a temperature più basse di quelle generate dallo scoppio, quindi, il calore dovrebbe generare lavoro all'interno di un nostro sistema pistone-cilindro. Questo però non è possibile poichè per aversi scambio di calore, all'inizio il gas all'interno del cilindro dovrebbe avere temperatura diversa rispetto a quella della sorgente, rendendo la trasformazione automaticamente non isoterma.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo