[Termodinamica] Violazione secondo principio della termodina
Ieri ho appreso a lezione che esiste una trasformazione in cui il rendimento risulta maggiore di 1. Per me è stata una scoperta sconvolgente. È quindi possibile violare il 2° principio e dunque costruire una macchina termica che utilizzi questa trasformazione ottenendo una efficienza maggiore di 1?
Risposte
Secondo hai scoperto il COP e non il rendimento 
No era riguardo la reazione di combustione:
C(s)+½O2(g) --> CO(g)
Ciò che si osserva è che la reazione avviene con un ∆H<0 in quanto esotermica e con ∆S>0 perché c'è aumento del numero di moli gassose.
Essendo il rendimento:
$n=1-T*((∆S)/(∆H))$
Si avrà un n>1.
Esponendo anche il pezzo in cui arrivo a quelle conclusioni vorrei comunque continuare le risposte per capire il perché di tutto. È allora possibile violare il secondo principio?
C(s)+½O2(g) --> CO(g)
Ciò che si osserva è che la reazione avviene con un ∆H<0 in quanto esotermica e con ∆S>0 perché c'è aumento del numero di moli gassose.
Essendo il rendimento:
$n=1-T*((∆S)/(∆H))$
Si avrà un n>1.
Esponendo anche il pezzo in cui arrivo a quelle conclusioni vorrei comunque continuare le risposte per capire il perché di tutto. È allora possibile violare il secondo principio?
Cosa intendi per rendimento di una trasformazione? Quella formula scritta così non dice nulla.
Siamo partiti da:
$n=(∆G)/(∆H)$
Il ∆G è il lavoro utile che è possibile ricavare da una trasformazione a P,T costanti e reversibile. ∆H rappresenta il calore a P=cost.
Poi si ha che: $∆G=∆H-T*∆S$ e si arriva a quella conclusione con mio stupore e di tutti i colleghi.
Inoltre faccio osservare che la reazione avviene spontaneamente in quanto ∆G<0 con quelle condizioni
$n=(∆G)/(∆H)$
Il ∆G è il lavoro utile che è possibile ricavare da una trasformazione a P,T costanti e reversibile. ∆H rappresenta il calore a P=cost.
Poi si ha che: $∆G=∆H-T*∆S$ e si arriva a quella conclusione con mio stupore e di tutti i colleghi.
Inoltre faccio osservare che la reazione avviene spontaneamente in quanto ∆G<0 con quelle condizioni
Up
Giusto per....sai cosa è un rendimento?
Il rendimento è il rapporto del lavoro sul calore assorbito.
È sempre (almeno fino ad ora ho sempre saputo così) compreso tra 0 e 1, con la macchina di carnot si esprime il massimo teorico.
Ora nel caso in questione si sta osservando una reazione chimica e come conseguenza si arriva ad un rendimento maggiore di 1.
Il professore ci aveva anche detto che rispetto ad altri ingegneri noi consideriamo anche le reazioni chimiche e ciò che si osserva è quella conseguenza.
Vorrei una risposta chiara anche una risposta del tipo "in linea teorica è possibile però poi ciò non si verifica perché subentrano dissipazioni di natura quantistica..." o non so cosa altro.
Perché se la teoria dice che è possibile allora si potrebbe pensare di progettare una macchina che produca CO, da cui è possibile ricavare lavoro e poi riciclare la CO per ricompiere il ciclo. Ma se ci sono impedimenti di natura intrinseca o altre manifestazioni motivate allora non sarebbe possibile
È sempre (almeno fino ad ora ho sempre saputo così) compreso tra 0 e 1, con la macchina di carnot si esprime il massimo teorico.
Ora nel caso in questione si sta osservando una reazione chimica e come conseguenza si arriva ad un rendimento maggiore di 1.
Il professore ci aveva anche detto che rispetto ad altri ingegneri noi consideriamo anche le reazioni chimiche e ciò che si osserva è quella conseguenza.
Vorrei una risposta chiara anche una risposta del tipo "in linea teorica è possibile però poi ciò non si verifica perché subentrano dissipazioni di natura quantistica..." o non so cosa altro.
Perché se la teoria dice che è possibile allora si potrebbe pensare di progettare una macchina che produca CO, da cui è possibile ricavare lavoro e poi riciclare la CO per ricompiere il ciclo. Ma se ci sono impedimenti di natura intrinseca o altre manifestazioni motivate allora non sarebbe possibile
Nel caso in cui nei messaggi precedenti fossi stato poco chiaro:
-In condizioni reversibili, a T=cost, P=cost $∆G=W_u$;
-A P=cost $∆H=Q_P$
-In condizioni reversibili, a T=cost, P=cost $∆G=W_u$;
-A P=cost $∆H=Q_P$
Non è possibile creare una macchina che ha rendimento maggiore o uguale a 1. Stop.
Ok, ma è possibile commentare il risultato ottenuto a seguito di quella reazione?
Il professore ha detto che è possibile avere un rendimento maggiore di 1.
Ora quello che voi mi state dicendo è: "È possibile avere un rendimento maggiore di 1 ma non è possibile creare una macchina con rendimento maggiore di 1"?.
Mi avete detto questo?
Non capisco questa chiusura senza alcun commento, vorrei poter capire senza accettare per fede.
Si è posto il problema di un rendimento maggiore di 1 adesso che ragionamento si deve fare?
So che è vietato dal secondo principio e infatti anch'io mi sono stupito, ma adesso che si fa?
Il ∆G è <0 quindi spontaneo, ∆H<0 in quanto reazione di combustione e dunque esotermica, ∆S>0 perché aumentano il numero di moli; il discorso fila.
Non sono stato io ad inventarmi il rendimento maggiore di 1, lo ha spiegato il professore e ha seguito questo ragionamento. Ora voglio capire con ragionamento e senza accettare per fede, o mostrare un mio scetticismo, anche perché devo sostenere poi l'esame della materia in questione
Il professore ha detto che è possibile avere un rendimento maggiore di 1.
Ora quello che voi mi state dicendo è: "È possibile avere un rendimento maggiore di 1 ma non è possibile creare una macchina con rendimento maggiore di 1"?.
Mi avete detto questo?
Non capisco questa chiusura senza alcun commento, vorrei poter capire senza accettare per fede.
Si è posto il problema di un rendimento maggiore di 1 adesso che ragionamento si deve fare?
So che è vietato dal secondo principio e infatti anch'io mi sono stupito, ma adesso che si fa?
Il ∆G è <0 quindi spontaneo, ∆H<0 in quanto reazione di combustione e dunque esotermica, ∆S>0 perché aumentano il numero di moli; il discorso fila.
Non sono stato io ad inventarmi il rendimento maggiore di 1, lo ha spiegato il professore e ha seguito questo ragionamento. Ora voglio capire con ragionamento e senza accettare per fede, o mostrare un mio scetticismo, anche perché devo sostenere poi l'esame della materia in questione
Quello che aggiungo è che ci è stato detto che "con questo rendimento maggiore di 1 ciò che facciamo è trasformare l'entropia in lavoro ovvero lo stato di ordine ce lo troviamo come lavoro utile.
L'aumento di entropia lo ritrovo come lavoro utile"
L'aumento di entropia lo ritrovo come lavoro utile"
Secondo me c'è un po' di confusione. Il rendimento è un rapporto tra l'energia in uscita e l'energia in entrata spesa per ottenerla.
Per una macchina non ciclica tale rendimento, dal punto di vista teorico è sempre minore o uguale a 1 (infatti è uguale a 1 se non ci sono dissipazioni), e questo non è altro che una conseguenza del principio di conservazione dell'energia, ossia non puoi avere un'energia in uscita maggiore di quella in entrata perché significherebbe che si è avuta creazione spontanea di energia.
Per una macchina termica ciclica tale rendimento, dal punto di vista teorico, è sempre minore di 1, e questo è una conseguenza del secondo principio della termodinamica.
Come conseguenza del secondo principio si ha il teorema di Carnot, che ci dice che il limite superiore del rendimento di una macchina termica ciclica è ancora più piccolo di 1 e dipende dalle temperature delle sorgenti tra cui opera la macchina.
Queste considerazioni valgono per macchine capaci di produrre lavoro, se invece, come ti è stato detto per esempio, calcoli il coefficiente di prestazione di un frigorifero, tale coefficiente può essere maggiore di 1 senza violare il secondo principio.
Il rapoorto tra $DeltaG$ e $DeltaH$ non ha alcun particolare significato e non è in alcun modo collegato al secondo principio, e lo si capisce subito dal fatto che hai pure detto
Per una macchina non ciclica tale rendimento, dal punto di vista teorico è sempre minore o uguale a 1 (infatti è uguale a 1 se non ci sono dissipazioni), e questo non è altro che una conseguenza del principio di conservazione dell'energia, ossia non puoi avere un'energia in uscita maggiore di quella in entrata perché significherebbe che si è avuta creazione spontanea di energia.
Per una macchina termica ciclica tale rendimento, dal punto di vista teorico, è sempre minore di 1, e questo è una conseguenza del secondo principio della termodinamica.
Come conseguenza del secondo principio si ha il teorema di Carnot, che ci dice che il limite superiore del rendimento di una macchina termica ciclica è ancora più piccolo di 1 e dipende dalle temperature delle sorgenti tra cui opera la macchina.
Queste considerazioni valgono per macchine capaci di produrre lavoro, se invece, come ti è stato detto per esempio, calcoli il coefficiente di prestazione di un frigorifero, tale coefficiente può essere maggiore di 1 senza violare il secondo principio.
Il rapoorto tra $DeltaG$ e $DeltaH$ non ha alcun particolare significato e non è in alcun modo collegato al secondo principio, e lo si capisce subito dal fatto che hai pure detto
Il rendimento è il rapporto del lavoro sul calore assorbito., e nel tuo rendimento, $DeltaH$ non è affatto il calore assorbito, dato che la trasformazione è esotermica. Se il professore ha detto "è possibile avere un rendimento maggiore di 1", e riferendosi però a "quel rendimento definito in quel modo" e senza in alcun modo fare riferimento al secondo principio, allora ha detto una cosa giusta perché è vero, QUEL rendimento, definito in quel modo, può essere maggiore di 1, come può essere maggiore di 1 l'efficienza di un frigorifero. Ma se il tuo professore ha detto che il rendimento può essere maggiore di 1 facendo riferimento a qualche posibile violazione del secondo principio allora ha detto una cazzata.
Comunque, mi pare di aver capito, che tutti questi film mentali sulla violazione del secondo principio te li sia fatti tu senza che il prof ne facesse alcun riferimento (che ovviamente sarebbe stato sbagliato), e comunque anche il prof ha sbagliato a non specificare che c'è "rendimento" e "rendimento", e la parola rendimento può significare molte cose e può confondere dire "il rendimento può essere maggiore di 1"
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