Analizzare un ciclo termodinamico può sembrare complicato, ma diventa meccanico se si segue un metodo sistematico in quattro passi. L’idea di fondo è separare due livelli: prima si fissano gli stati (i vertici del ciclo), poi si studiano i processi (i tratti che collegano i vertici).
- Identificare i processi. Riconoscere il tipo di ogni trasformazione (isoterma, isocora, isobara, adiabatica, …): stabilire quali sono reversibili e quali vincoli valgono su ciascun tratto (ad esempio costante, oppure ).
- Tabella degli stati. Per ogni vertice del ciclo calcolare la terna , , usando la legge dei gas perfetti e le relazioni specifiche del processo che porta a quel vertice.
- Tabella dei processi. Per ogni tratto calcolare le quattro grandezze di scambio: il calore , il lavoro del gas , la variazione di energia interna e la variazione di entropia .
- Verifiche. Controllare la coerenza dei conti chiudendo il ciclo.
Verifiche di chiusura del ciclo
Su un ciclo completo le funzioni di stato tornano al valore iniziale, quindi: Se una di queste tre relazioni non torna, c’è un errore in una riga della tabella: sono un potente controllo automatico dei calcoli.
Il primo principio garantisce che su ogni ciclo chiuso, perché l’energia interna è una funzione di stato; per lo stesso motivo anche l’entropia del gas torna al valore di partenza. Il lavoro netto, invece, non è nullo: è la differenza fra il calore assorbito e quello ceduto, e nel piano - coincide con l’area racchiusa dal ciclo.
Collegamenti
Argomenti: Macchine termiche Concetti: Primo principio della termodinamica Competenze: Risoluzione di un ciclo termodinamico Metodi: Diagramma P-V e ln P - ln V
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