Efficienza di un motore applicazioni

La termodinamica studia le trasformazioni di lavoro meccanico in calore e viceversa e si sviluppò  in Europa nel XVIII secolo traendo le sue origini dagli studi per convertire il calore in lavoro e di sviluppare macchine che consentissero di avere il massimo rendimento.

Il secondo principio della termodinamica consente di prevedere la direzione del trasferimento di calore che avviene dal corpo più caldo a quello più freddo e mai spontaneamente nella direzione inversa.

Consideriamo un motore termico ovvero una macchina che utilizza il calore per la produzione di lavoro come i motori a combustione interna, i motori a combustione esterna o le turbine a gas.

Detti Qh il calore del corpo caldo e Th la sua temperatura, Qc il calore del corpo freddo e Tc la sua temperatura e W il lavoro si ha che tutto il calore non può essere convertito in lavoro.

I motori come il motore a scoppio funzionano secondo processi ciclici ovvero al termine di ogni ciclo si ha un ritorno allo stato di partenza e di conseguenza l’energia interna che è una funzione di stato complessivamente non varia.

Secondo il primo principio della termodinamica:
ΔU = Q-W

essendo ΔU la variazione di energia interna; poichè il processo è ciclico e U è una funzione di stato

ΔU = 0 e quindi Q = W

Essendo Q il calore netto trasferito ovvero Q = Qh – Qc

Pertanto in un processo ciclico W = Qh – Qc

Si definisce efficienza di conversione energetica Eeff il rapporto tra W e Qh:
Eeff = W /Qh = Qh – Qc/Qc = 1 – Qc/Qh

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Author: Chimicamo

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