8. Il secondo principio
della termodinamica
1-5. Enunciati del 2° principio.
Macchine termiche
8.1 La macchina termica

Macchina termica: dispositivo in grado
di compiere un lavoro continuativo a spese
del calore scambiato

Per funzionare ha bisogno di almeno due sorgenti di calore: una
(caldaia) riscalda il fluido e ne provoca l’espansione, l’altra raffredda
il fluido e riporta il sistema nello stato iniziale (trasformaz. ciclica)

Il calore (Q2>0) assorbito dalla caldaia (T2) serve in parte a compiere
il lavoro Wtot, in parte (Q1<0) viene “sprecata” quando ceduta alla
sorgente refrigerante (T1)
Wtot = Qtot = Q2 - Q1
8.2 2° principio della termodinamica

E’ sempre possibile trasformare completamente il lavoro in calore (es.
forze di attrito), mentre la trasformazione inversa, di calore in lavoro,
è soggetta a restrizioni (2° principio termodinamica)

Enunciato di Kelvin:
è impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia
quello di assorbire calore da una sola sorgente e trasformarla
integralmente in lavoro.
Infatti, come detto, per
trasformare unicamente calore
in lavoro è necessaria una
trasformazione ciclica,
quindi almeno due sorgenti.
8.2 2° principio della termodinamica
 Enunciato di Clausius:
è impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia
quello di far passare calore da un corpo più freddo a uno più caldo.
 Il calore non passa mai spontaneamente dai corpi freddi a quelli
caldi, ma solo con apporto di energia (frigorifero)
8.4 Rendimento di macchina termica

Rendimento: indica quanto una macchina termica è capace di
convertire calore in lavoro

E’ definito come il rapporto tra il lavoro totale Wtot prodotto dalla
macchina in un ciclo e la quantità di calore Q2 che la macchina
preleva dalla caldaia
W
Q Q
Q
  tot  2 1  1  1
Q2
Q2
Q2

Siccome, per il 2° principio, Q1≠0, il rendimento non potrà mai
essere 1
0 ≤η≤1

Esempio 2 pag. 173
8.5 Trasformazioni
reversibili e irreversibili

Trasformazione reversibile AB:
quando è possibile riportare il sistema nello stato A, ripercorrendo a
ritroso il cammino AB, riportando contemporaneamente alle
condizioni iniziali anche l’ambiente circostante.

Condizioni per una trasformazione reversibile:
trasformazione quasistatica
non accompagnata da effetti dissipativi (attriti)
scambi di calore solo con sorgenti di calore
1.
2.
3.

Esempi:
processi di combustione sono tutti irreversibili;
trasf. reversibili sono solo ideali