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Processi isotermi. Trasformatore ideale di energia

Gennaio 10th, 2022 | by Marcello Colozzo |

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Ci proponiamo di determinare la quantità Q > 0 di calore assorbita da un sistema termodinamico che compie lavoro sull'ambiente (L > 0). Al solito e senza perdita di generalità, consideriamo il lavoro meccanico eseguito dalle forze di pressione, per cui il primo principio si scrive:

Poiché le variabili indipendenti sono T,V il differenziale totale dell'energia interna si scrive:

Se il processo è isotermo i.e. avviene a temperatura costante:

Ne segue

Questa equazione ci dice che in una espansione isoterma elementare (dV > 0), la quantità dQ di calore assorbita differisce dal lavoro eseguito sull'ambiente (dal sistema) per un termine proporzionale alla variazione di energia interna. Tuttavia, esiste una classe di sistemi termodinamici che conservano l'energia interna in ogni espansione isoterma reversibile, per cui dQ=dL cioè la quantità di calore assorbita dall'ambiente è completamente trasformata in lavoro sull'ambiente. Questi sistemi sono i gas perfetti, che si comportano come trasformatori ideali di energia.

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