Domanda di termodinamica
Salve, ho delle domande di termodinamica da porvi, in particolare sul secondo principio. L'esperimento di Joule (mulinello) eseguito in condizioni cicliche insegna che se si fornisce al sistema termodinamico una certa quantità di lavoro $L$, il sistema cede all'ambiente esterno una certa quantità di calore $Q$. Inoltre, si è dimostrato sperimentalmente che, se il calore è misurato in calorie ed il lavoro in joule, si ha che $1cal=4,186J$ e $1J=0,239cal$. Ancora sperimentalmente, però, si rileva che è impossibile costruire una macchina termica tale che, fornendo una quantità di calore pari a $0,239cal$, si ottenga una quantità di lavoro pari ad $1J$. Queste considerazioni portano all'elaborazione del secondo principio della termodinamica, in particolare all'enunciato di Lord Kelvin giusto?
Quindi mentre è possibile trasformare INTERAMENTE lavoro meccanico in calore, non è possibile ritrasformare quest'ultimo calore nel lavoro meccanico di prima.
Questa frase ribadisce quanto detto prima.
La mia domanda è: per convenzione si pone che la trasformazione di lavoro meccanico in calore avviene "senza perdite" e dunque, rilevandosi che la trasformazione opposta (di calore in lavoro) non restituisce la stessa quantità di lavoro fornita inizialmente, si ha che essa non presenta resa unitaria?
Cioè, quello che intendo dire è che, il fatto che si dica che sia possibile trasformare TUTTO il lavoro in calore è soltanto una convenzione; poi il fatto che non si riesca a ritrasformare tutto il calore prima prodotto nel lavoro iniziale porta a concludere che quest'ultima trasformazione non ha resa pari ad uno. Cioè, la trasformazione di lavoro in calore eseguita da Joule in condizioni cicliche con il suo mulinello ha per definizione resa unitaria?. Vi ringrazio
Quindi mentre è possibile trasformare INTERAMENTE lavoro meccanico in calore, non è possibile ritrasformare quest'ultimo calore nel lavoro meccanico di prima.
Questa frase ribadisce quanto detto prima.
La mia domanda è: per convenzione si pone che la trasformazione di lavoro meccanico in calore avviene "senza perdite" e dunque, rilevandosi che la trasformazione opposta (di calore in lavoro) non restituisce la stessa quantità di lavoro fornita inizialmente, si ha che essa non presenta resa unitaria?
Cioè, quello che intendo dire è che, il fatto che si dica che sia possibile trasformare TUTTO il lavoro in calore è soltanto una convenzione; poi il fatto che non si riesca a ritrasformare tutto il calore prima prodotto nel lavoro iniziale porta a concludere che quest'ultima trasformazione non ha resa pari ad uno. Cioè, la trasformazione di lavoro in calore eseguita da Joule in condizioni cicliche con il suo mulinello ha per definizione resa unitaria?. Vi ringrazio
Risposte
Be' sì la trasformazione di lavoro in calore avviene sempre a resa unitaria se vuoi, visto che le perdite finiscono tutte proprio in calore in ultima analisi. Questo perché il calore è energia in disordine, mentre il lavoro è energia ordinata, e spontaneamente il nostro universo evolve verso un maggior grado di disordine, detto non molto rigorosamente, ma comunque rendendo molto l'idea.
Dal secondo principio che stabilisce proprio l'impossibilità di convertire per intero una certa quantità di calore in lavoro senza alcun altro effetto* discende infatti il concetto di entropia che con la formulazione di Boltzmann si lega direttamente al grado di ordine di un sistema.
______
Nota.
*L'espressione è in grassetto perché ricordo che il mo professore bocciò in tronco uno studente proprio per aver trascurato quell'aspetto nell'enunciato del secondo principio. La sua obiezione fu: "prendo un gas che segue la legge dei gas perfetti, lo metto in un cilindro con un pistone mobile e gli fornisco calore in maniera isoterma facendolo espandere lentamente. Il gas mi fornisce lavoro e $Q=L$, quindi tutto il calore è diventato lavoro. Allora il suo secondo principio non è valido. Si accomodi pure, grazie." Una volta funzionava così non so oggi se ci sono ancora questi personaggi.
Dal secondo principio che stabilisce proprio l'impossibilità di convertire per intero una certa quantità di calore in lavoro senza alcun altro effetto* discende infatti il concetto di entropia che con la formulazione di Boltzmann si lega direttamente al grado di ordine di un sistema.
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Nota.
*L'espressione è in grassetto perché ricordo che il mo professore bocciò in tronco uno studente proprio per aver trascurato quell'aspetto nell'enunciato del secondo principio. La sua obiezione fu: "prendo un gas che segue la legge dei gas perfetti, lo metto in un cilindro con un pistone mobile e gli fornisco calore in maniera isoterma facendolo espandere lentamente. Il gas mi fornisce lavoro e $Q=L$, quindi tutto il calore è diventato lavoro. Allora il suo secondo principio non è valido. Si accomodi pure, grazie." Una volta funzionava così non so oggi se ci sono ancora questi personaggi.
Ok, ti ringrazio, buona giornata.
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