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Capitolo
'(
Macchine termiche,
entropia e secondo principio
della termodinamica
Una macchina di Stirling degli inizi del XIX
secolo. L’aria viene riscaldata nel cilindro
inferiore usando una sorgente esterna.
A questo punto l’aria si espande e preme
contro un pistone facendolo muovere. L’aria
viene poi raffreddata consentendo al ciclo di
ripartire nuovamente. Questo è un esempio
di macchina termica che studiamo in questo
capitolo.
Schema del capitolo
#!.#
Macchine termiche e secondo principio
della termodinamica
#!.%
Trasformazioni reversibili e irreversibili
#!.&
La macchina di Carnot
#!.'
Pompe di calore e frigoriferi
#!.
Un enunciato alternativo del secondo
principio
#!."
Entropia
#!.(
Entropia e secondo principio
della termodinamica
#!.!
Variazioni di entropia
nelle trasformazioni irreversibili
#!.)
Collegamento al contesto: l’atmosfera
come macchina termica
SOMMARIO
I
l primo principio della
termodinamica
che
abbiamo
studiato nel Capitolo
12
e
la più
generale
equazione di
conservazione dell’energia
(Eq.
2.<)
sono
formulazioni del principio di
conservazione dell’energia. Questo principio non
pone
restrizioni
al
tipo di
trasformazione di
energia
che può
avvenire. Però, nella
realtà,
si osservano
e
si possono
realizzare
soltanto
certi
tipi di
trasformazioni. Consideriamo
i
seguenti
esempi di
trasformazioni
che
sono
coerenti
con
il principio di
conservazione dell’energia
in
entrambi
i
versi ma
che
in pratica procedono
soltanto
in uno di
essi.
1. Quando due
corpi
a
temperature diverse
sono messi
a
contatto
termico
fra
loro,
l’energia
fluisce
sempre,
sotto
forma di
calore,
dall’oggetto più
caldo
a quello più
freddo. Non osserviamo mai
l’energia
fluire dall’oggetto più
freddo
al più
caldo.
<. Una palla di
gomma
che
cade per
terra
rimbalza diverse
volte
e
alla
fine
si
ferma,
avendo
trasformato
l’originaria
energia potenziale
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