Rendimento combustione pari ad 1
Salve a tutti e buon anno!
Avrei una domanda velocissima da fare, e cioé: se avessi a che fare con un rendimento di combustione pari ad 1 (combustione completa) significa che la trasformazione (senza perdite) sarebbe termodinamicamente reversibile?
Avrei una domanda velocissima da fare, e cioé: se avessi a che fare con un rendimento di combustione pari ad 1 (combustione completa) significa che la trasformazione (senza perdite) sarebbe termodinamicamente reversibile?
Risposte
No. La reversibilità non c'entra nulla con il rendimento di combustione.
Dunque, avendo a che fare con una turbina a gas a circuito aperto, si verifica che il rendimento del ciclo limite è approssimativamente uguale a quello del ciclo ideale se si assume, tra le varie semplificazioni, anche quella che la combustione sia completa (ovvero se si considerano nulle le perdite connesse alle dissociazioni chimiche ecc..).
Dunque se come tu dici (ragionandoci su, direi giustamente) il rendimento di combustione = 1, non implica la reversibilità della trasformazione ma solo l'assenza di perdite di combustione che, se presenti, potrebbero far diminuire il rendimento del ciclo (limite). Quindi significa che con rendimento di combustione pari ad 1, le irreversibilità connesse alla reazione chimica (irreversibilità di seconda specie) non sono presenti e se inoltre non sono presenti nemmeno le irreversibilità connesse agli attriti, scambi di calore ecc...(la macchina è ideale per il ciclo limite), posso ammettere la reversibilità della trasformazione, giusto?
Dunque se come tu dici (ragionandoci su, direi giustamente) il rendimento di combustione = 1, non implica la reversibilità della trasformazione ma solo l'assenza di perdite di combustione che, se presenti, potrebbero far diminuire il rendimento del ciclo (limite). Quindi significa che con rendimento di combustione pari ad 1, le irreversibilità connesse alla reazione chimica (irreversibilità di seconda specie) non sono presenti e se inoltre non sono presenti nemmeno le irreversibilità connesse agli attriti, scambi di calore ecc...(la macchina è ideale per il ciclo limite), posso ammettere la reversibilità della trasformazione, giusto?
Non ho rivisto tutte le definizioni, ma secondo me quello che dici non è del tutto corretto.
Il rendimento di combustione tiene conto di incombusti, reazioni secondarie ecc che fanno sì che la combustione non avviene esattamente come ci si aspetta su carta. Per esempio bruciando metano facendolo reagire con l'ossigeno in pratica non si ha solo acqua e anidride carbonica, ma anche monossido di carbonio, ossidi di azoto (a causa della presenza di azoto nell'aria) ecc.
Questo non è la causa di irreversibilità della reazione però che è dovuta anche alle specie che partecipano alla reazione e alla loro concentrazione.
Il rendimento di combustione tiene conto di incombusti, reazioni secondarie ecc che fanno sì che la combustione non avviene esattamente come ci si aspetta su carta. Per esempio bruciando metano facendolo reagire con l'ossigeno in pratica non si ha solo acqua e anidride carbonica, ma anche monossido di carbonio, ossidi di azoto (a causa della presenza di azoto nell'aria) ecc.
Questo non è la causa di irreversibilità della reazione però che è dovuta anche alle specie che partecipano alla reazione e alla loro concentrazione.
Il prof ha lezione ha detto che la causa principale di irreversibilità termodinamica della reazione sta nel fatto che, a seguito della dissociazione (per via dell'aumento della temperatura) quando poi la miscela viene raffreddata, le specie dissociate, a causa dei rapidi tempi in gioco, non fanno in tempo a riassociarsi e quindi e l'energia chimica non liberata completamente da questi incombusti va persa per sempre. Cioè secondo il prof (sto riportando più o meno le parole dette a lezione) il fenomeno di dissociazione di per se sarebbe pure reversibile se fornissimo alla combustione il tempo necessario (tempi infiniti) per permettere alle specie dissociate di riassociarsi. Siccome nella realtà i tempi sono molto più rapidi, il fenomeno, diventa irreversibile. Questa irreversibilità è detta "congelamento". Inotre Il prof ha detto che potremmo idealizzare il tutto, considerando un combustione ideale, la quale avviene completamente al di sotto della temperatura di soglia che determina la dissociazione (fornendo anche forti eccessi d'aria alla reazione) e senza perdite di calore con l'esterno. In questo caso si avrebbe un rendimento di combustione pari ad 1. Ora io mi chiedo sotto queste ipotesi ovvero senza perdite di calore con l'esterno, senza dissociazione e quindi senza che avvenga il fenomeno di congelamento e aggiungo senza perdite di carico la combustione all'interno della camera di combustione di una turbina a gas potrebbe essere considerata reversibile?
Cioè la cosa a cui mi viene da pensare è che se il rendimento del ciclo limite (che tiene conto delle irreversibilità seconda specie) sotto l'ipotesi di combustione perfetta è pari più o meno al rendimento del ciclo ideale (l'errore che si commette è del 2%, quest'ultimo introdotto quando si va ad approssimare il gas reale con uno perfetto aventi calori specifici costanti) significa che le irreversibilità di seconda specie che andrebbero a ridurre il rendimento del ciclo limiterispetto a quello ideale non vengono considerate.
Rispondo con beneficio di inventario, visto che alcuni concetti di chimica sono un po' arrugginiti e dovrei rinfrescarli.
A me questo discorso non torna al 100%, mi verrebbe da dire che una reazione chimica reale e esoterma, in cui si libera cioè calore che viene poi sfruttato per una qualche applicazione tecnica, è per forza irreversibile, altrimenti non avrebbe alcuna utilità pratica, se fosse reversibile infatti prodotti e reagenti sarebbero in equilibrio e la reazione avverrebbe molto lentamente. Rifletti su questo e correggimi o correggetemi se mi sfugge qualcosa (di solito non rispondo se non sono pressochè certo di quel che dico, chiedo scusa per questo).
A me questo discorso non torna al 100%, mi verrebbe da dire che una reazione chimica reale e esoterma, in cui si libera cioè calore che viene poi sfruttato per una qualche applicazione tecnica, è per forza irreversibile, altrimenti non avrebbe alcuna utilità pratica, se fosse reversibile infatti prodotti e reagenti sarebbero in equilibrio e la reazione avverrebbe molto lentamente. Rifletti su questo e correggimi o correggetemi se mi sfugge qualcosa (di solito non rispondo se non sono pressochè certo di quel che dico, chiedo scusa per questo).
Anche io non sono affatto sicuro di quello che dico, che sia chiaro 
, comunque secondo me (e ripeto secondo me) fornendo "idealmente tempi infiniti" alla combustione per potersi completare, con temperature al di sotto della soglia di dissociazione, con l'aggiuta di attriti nulli nella camera di combustione (che già di per se fa intendere che senza attrti la trasformazione è da ritenersi molto lenta, al limite quasi statica),potrebbe essere considerata reversibile. Tra l'altro per potersi rappresentare sul piano T-s senza far uso di politropiche ecc.. mi fa capire che la trasformazione all'interno della c.c e quindi la cessione di calore alla miscela (aria+ combustibile, quest'ultimo trascurabile in genere per via dei forti eccessi d'aria) deve avvenire in modo quasi-statico per lo meno. Inoltre le irreversibilità di prima specie sono nulle, mentre quelle di seonda specie (connesse alla reazione) dovrebbero essere nulle anch'esse altrimenti il rendimento del ciclo limite sarebbe minore del rendimento termodinamico del ciclo ideale.
Però ripeto, illuminazioni a riguardo sono ben accette, in quanto non sono sicuro nemmeno io di ciò che dico.
, comunque secondo me (e ripeto secondo me) fornendo "idealmente tempi infiniti" alla combustione per potersi completare, con temperature al di sotto della soglia di dissociazione, con l'aggiuta di attriti nulli nella camera di combustione (che già di per se fa intendere che senza attrti la trasformazione è da ritenersi molto lenta, al limite quasi statica),potrebbe essere considerata reversibile. Tra l'altro per potersi rappresentare sul piano T-s senza far uso di politropiche ecc.. mi fa capire che la trasformazione all'interno della c.c e quindi la cessione di calore alla miscela (aria+ combustibile, quest'ultimo trascurabile in genere per via dei forti eccessi d'aria) deve avvenire in modo quasi-statico per lo meno. Inoltre le irreversibilità di prima specie sono nulle, mentre quelle di seonda specie (connesse alla reazione) dovrebbero essere nulle anch'esse altrimenti il rendimento del ciclo limite sarebbe minore del rendimento termodinamico del ciclo ideale.Però ripeto, illuminazioni a riguardo sono ben accette, in quanto non sono sicuro nemmeno io di ciò che dico.
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