Problema termodinamica difficile
Buongiorno,
è da tempo che mi chiedo come risolvere il seguente problema.
Un kilogrammo di acqua alla temperatura di 60°C viene pompato in un bollitore alla pressione di 10 bar; il vapore viene surriscaldato alla temperatura di 400°C. L'acqua allo stato di vapore viene immessa gradualmente, tramite un gran numero di cicli termodinamici, nel cilindro di un motore a vapore e subisce una espansione adiabatica da A a B (isoentropica) che la porta alla pressione di 1 bar, come indicato in figura (allegata). Con entalpia H si intende la somma di U e pV, $H=U+pV$.
1) Calcolare mediante il grafico il lavoro teorico compiuto durante l'espansione.
2) A causa di dispersioni termiche, si rileva sperimentalmente che il percorso seguito è in realtà AC, con aumento di entropia corrispondente ad una trasformazione irreversibile. Calcola mediante il medesimo grafico il lavoro reale compiuto e l'aumento di entropia.
Ho pensato di calcolare il lavoro da $ Delta H= Delta U+Delta(pV) $ o da $ L=- Delta U $, ma non conosco il volume...
Il secondo punto mi ha dato problemi ancora maggiori
Grazie mille in anticipo
è da tempo che mi chiedo come risolvere il seguente problema.
Un kilogrammo di acqua alla temperatura di 60°C viene pompato in un bollitore alla pressione di 10 bar; il vapore viene surriscaldato alla temperatura di 400°C. L'acqua allo stato di vapore viene immessa gradualmente, tramite un gran numero di cicli termodinamici, nel cilindro di un motore a vapore e subisce una espansione adiabatica da A a B (isoentropica) che la porta alla pressione di 1 bar, come indicato in figura (allegata). Con entalpia H si intende la somma di U e pV, $H=U+pV$.
1) Calcolare mediante il grafico il lavoro teorico compiuto durante l'espansione.
2) A causa di dispersioni termiche, si rileva sperimentalmente che il percorso seguito è in realtà AC, con aumento di entropia corrispondente ad una trasformazione irreversibile. Calcola mediante il medesimo grafico il lavoro reale compiuto e l'aumento di entropia.
Ho pensato di calcolare il lavoro da $ Delta H= Delta U+Delta(pV) $ o da $ L=- Delta U $, ma non conosco il volume...
Il secondo punto mi ha dato problemi ancora maggiori
Grazie mille in anticipo
Risposte
E' un problema abbastanza standard, non certamente difficile.
Al limite è poco chiaro non capisco infatti cosa voglia dire la frase "tramite un gran numero di cicli termodinamici"...
Comunque si tratta di applicare il primo principio, credo la pressione finale è quella a cui il vapore è poi espulso dal cilindro, quindi va applicato il primo principio per sistemi aperti: il lavoro compiuto è pertanto pari alla variazione di entalpia del fluido.
Al limite è poco chiaro non capisco infatti cosa voglia dire la frase "tramite un gran numero di cicli termodinamici"...
Comunque si tratta di applicare il primo principio, credo la pressione finale è quella a cui il vapore è poi espulso dal cilindro, quindi va applicato il primo principio per sistemi aperti: il lavoro compiuto è pertanto pari alla variazione di entalpia del fluido.
Perfetto, grazie!
Quindi il lavoro è pari alla variazione di entalpia nel caso adiabatico reversibile o irreversibile, esatto?
Quindi il lavoro è pari alla variazione di entalpia nel caso adiabatico reversibile o irreversibile, esatto?
Sì, l'effetto delle irreversibilità è tenuto in conto, infatti il salto di entalpia diventa minore.
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