Ciclo termodinamico
Un ciclo termodinamico è una serie di processi termodinamici che riporta un sistema al suo stato iniziale. Le proprietà dipendono solo dallo stato termodinamico e quindi non cambiano durante un ciclo. Variabili come il calore e il lavoro non sono nulli nel corso di un ciclo, ma dipendono piuttosto dal processo. La prima legge della termodinamica detta che il calore netto in entrata è uguale al lavoro netto in uscita su qualsiasi ciclo. La natura ripetitiva del percorso del processo permette un funzionamento continuo, rendendo il ciclo un concetto importante in termodinamica.
Se il processo ciclico si muove in senso orario intorno al ciclo, allora rappresenta un motore di calore, e W sarà positivo. Se si muove in senso antiorario, allora rappresenta una pompa di calore, e W sarà negativo.
Esempio di diagramma P-V di un ciclo termodinamico.
Classi
Due classi primarie di cicli termodinamici sono i cicli di potenza e i cicli a pompa di calore. I cicli di potenza sono cicli che convertono un certo input di calore in un output di lavoro meccanico, mentre i cicli a pompa di calore trasferiscono il calore da basse ad alte temperature usando input di lavoro meccanico.
Cicli di potenza termodinamica
I cicli di potenza termodinamica sono la base per il funzionamento dei motori termici, che forniscono la maggior parte dell'energia elettrica del mondo e fanno funzionare quasi tutti i veicoli a motore. I cicli di potenza possono essere divisi secondo il tipo di motore termico che cercano di modellare. I cicli più comuni che modellano i motori a combustione interna sono il ciclo Otto, che modella i motori a benzina e il ciclo Diesel, che modella i motori diesel. I cicli che modellano i motori a combustione esterna includono il ciclo Brayton, che modella le turbine a gas, e il ciclo Rankine, che modella le turbine a vapore.
Schema del motore termico.
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Domande e risposte
D: Cos'è un ciclo termodinamico?
R: Un ciclo termodinamico è una serie di processi termodinamici che riportano un sistema al suo stato iniziale.
D: Le proprietà cambiano durante un ciclo termodinamico?
R: No, le proprietà dipendono solo dallo stato termodinamico e quindi non cambiano nel corso di un ciclo.
D: Il calore e il lavoro sono pari a zero in un ciclo termodinamico?
R: No, il calore e il lavoro non sono nulli nel corso di un ciclo, ma dipendono dal processo.
D: Cosa stabilisce la prima legge della termodinamica in un ciclo?
R: La prima legge della termodinamica stabilisce che l'apporto netto di calore è uguale al lavoro netto in uscita in qualsiasi ciclo.
D: Perché il ciclo è un concetto importante nella termodinamica?
R: La natura ripetitiva del percorso del processo consente un funzionamento continuo, rendendo il ciclo un concetto importante nella termodinamica.
D: Cosa rappresenta un ciclo termodinamico in senso orario?
R: Se il processo ciclico si muove in senso orario intorno al ciclo, allora rappresenta un motore termico e W sarà positivo.
D: Cosa rappresenta un ciclo termodinamico in senso antiorario?
R: Se si muove in senso antiorario, rappresenta una pompa di calore e la W sarà negativa.
