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Dubbio disuguaglianza di Clausius

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[1] Dubbio disuguaglianza di Clausius

Messaggioda Foto Utentexeletro91 » 18 nov 2016, 15:23

Salve a tutti, ragionando sulla disuguaglianza di Clausius sono sorti alcuni dubbi.
Ricordo che tra le proprietà di una macchina reversibile, c'è quella che dice che al suo interno non ci devono essere scambi di calore tra il fluido di lavoro, parti della macchina stessa o parti esterne alla macchina (ambiente) a temperature diverse. In altre parole non devono esserci differenze finite di temperatura (e/o pressione) al suo interno o tra la macchina e l'ambiente, ovvero il processo ciclico deve avvenire in modo quasi statico, in più non devono esserci attriti interni o esterni ad esso, il che porta a dire che il fluido deve essere non vicoso.
L'uguaglianza di Clausius dice che nel caso di processo ciclico reversibile, e di sistema a contatto con un numero finito di sorgenti, si ha:

\Sigma Q_i/T_i = 0

Nel caso di infinte sorgenti, anzi meglio di sistema posto a contatto con una sorgente estesa a temperatura variabile con continuità da punto a punto si ottiene:

\oint dQ/T = 0

Ora nel caso delle infinite sorgenti mi è semplice capire che esso possa avvenire reversibilmente (se non cisono anche irreversibilità all'interno del sistema) perché lo scambio di calore tra sistema e ambiente può avvenire secondo equilibri termici a meno di infinitesimi, ma nel primo caso, cioè di sistema a contatto con un numero finito di sorgenti mi è difficile capire come lo scambio di calore possa avvenire reversibilmete durante il ciclo, a parte il caso in cui il sistema in questione sia la macchina reversibile di Carnot, di cui conosco bene il funzionamento e so che con esso avviene reversibilmente (lo scambio di calore avviene isotermicamente). Quindi il primo dubbio è, esistono teoricamente cicli reversibili con un numero finito di sorgenti (a parte quello della macchina di Carnot con due sorgenti termiche) ovvero macchine che scambiano reversibilmente calore con un numero finito di Sorgenti a temperatura diversa?
Nel dimostrare la prima formula, Clausius ha introdotto proprio le macchine di Carnot e una sorgente ausiliaria T_0, e il mio libro spiega chel'introduzione di tali macchine viene fatto per sbarazzarsi delle sorgenti T_i le cui interazioni con il sistema in genere sono irreversibili. Infatti le sorgenti termiche T_i, grazie alle macchine di Carnot, tanto calore danno quanto ne ricevono, pertanto, dal punto di vista energetico è come se non ci fossero. Questo ragionamento non lo capisco molto bene, perché se Carnot diceva che una macchine reversibile è quella tale per cui assolve alla proprietà da me sopra scritta, perché sbarazzarsi teoricamente delle irreversibilità esterne se poi all'atto pratico quel sistema scambia irreversibimente calore con le altre sorgenti finite, andando contro al teorema di Carnot?
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