3.3
Ciclo di Carnot ed efficienza
La seconda legge della termodinamica afferma che nessun motore può essere efficiente al 100%.
Sadi Carnot esplorò la massima efficienza teorica consentita da questa legge costruendo il ciclo di Carnot di un motore termico ideale.
Il ciclo inizia con un gas ideale che assorbe calore da un serbatoio caldo a temperatura Th e subisce un'espansione isotermica durante il lavoro.
Il gas viene quindi isolato dal serbatoio caldo e subisce un'espansione adiabatica reversibile. Quando il gas funziona, la sua temperatura scende a Tc.
Quando il gas entra in contatto con il serbatoio freddo, subisce una compressione isotermica. Il calore viene rilasciato nel serbatoio freddo mentre si lavora sul gas. Infine, rimuovere il serbatoio freddo provoca una compressione adiabatica. Man mano che i lavori sul gas prosegueno, questo torna al suo stato iniziale.
Poiché il sistema torna allo stato iniziale, la sua energia interna rimane costante e il lavoro netto prodotto è uguale al calore netto trasferito durante il ciclo.
L'efficienza del motore è definita come il rapporto tra lavoro svolto e calore assorbito dal serbatoio caldo. L'efficienza può anche essere espressa esclusivamente in termini di temperature dei serbatoi freddi e caldi.
La Seconda Legge della Termodinamica afferma che è impossibile per qualsiasi motore termico raggiungere il 100% di efficienza. Mentre contemplava la m…
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