Proprietà di un ciclo

Un ciclo è una sequenza di trasformazioni reversibili che riporta il gas allo stato iniziale. È la struttura di base di ogni macchina termica: il gas viene compresso, scaldato, fatto espandere e raffreddato, e alla fine ritrova esattamente lo stato di partenza, pronto a ripetere il giro.

Il fatto che il gas torni al punto di partenza ha una conseguenza immediata sulle funzioni di stato, che dipendono solo dallo stato e non dal percorso: su un ciclo completo la loro variazione è nulla.

Proprietà di un ciclo

In un ciclo completo: $\begin{aligned} \Delta E_\text{int} &= 0 \quad (\text{energia interna, funzione di stato}) \\ \Delta S_\text{gas} &= 0 \quad (\text{entropia del gas, funzione di stato}) \\ \sum L_\text{gas} &= \sum Q \quad (\text{primo principio sull'intero ciclo}) \end{aligned}$

L’ultima relazione discende dal primo principio: se l’energia interna non cambia sul giro, allora tutto il calore netto assorbito dal gas viene restituito come lavoro netto. Il lavoro netto del ciclo si legge geometricamente come l’area racchiusa dalla curva chiusa nel diagramma $P$-$V$, e il suo segno dipende dal verso di percorrenza:

• orario $\Rightarrow L_\text{netto} > 0$: il ciclo è un motore (produce lavoro);
• antiorario $\Rightarrow L_\text{netto} < 0$: il ciclo è un frigorifero o una pompa di calore (assorbe lavoro).

Collegamenti

Argomenti: Termodinamica · Macchine termiche Concetti: Trasformazioni termodinamiche · Primo principio della termodinamica Metodi: Diagramma P-V e ln P - ln V Oggetti: Macchina termica

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