Rendimento (termodinamica)

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In una conversione di energia il rendimento termodinamico o efficienza termodinamica è il rapporto tra il lavoro meccanico compiuto e l'energia fornita al sistema (Q_{ass}, energia assorbita da parte del sistema dall'ambiente esterno verso l'interno del sistema):

\eta = \frac{L}{|Q_{ass}|}

Il rendimento è espresso come valore compreso tra zero e uno o sotto forma di percentuale.

Esempi[modifica | modifica sorgente]

  • In un ciclo termodinamico il rendimento è definito da:
\eta = \frac{L}{|Q_{ass}|} = \frac{|Q_{ass}| - |Q_{ced}|}{|Q_{ass}|} = 1 - \frac{|Q_{ced}|}{|Q_{ass}|}
nel caso di cicli reversibili, che operino fra due sole sorgenti di calore:
 \eta= 1 - \frac{|T_{f}|}{|T_{i}|}
dove:
  • L è il lavoro meccanico compiuto nel ciclo;
  • Qced è il calore ceduto dal sistema;
  • Qass è il calore assorbito dal sistema;
  • Ti è la temperatura assoluta del termostato più caldo;
  • Tf è la temperatura assoluta del termostato più freddo.
Qass e Qced sono presi sempre in modulo (altrimenti il rendimento non sarebbe sempre positivo).
  • Il rendimento termico di una caldaia è definito come:
\eta_t = {P_u \over {\dot m_c H_i}}

dove Pu è la potenza utile ottenuta, \dot m_c è la portata di combustibile e Hi è il potere calorifico inferiore.

  • Le pompe reali non sono in grado di trasferire al fluido tutta l'energia che ricevono. Infatti a causa di attriti, dissipazioni e turbolenze, la potenza assorbita sarà maggiore di quella effettivamente acquistata dal fluido. Il rapporto tra potenza utile (Nu) e la potenza assorbita (Nass) definisce il rendimento η della pompa.
\eta = {N_u \over N_{ass}} < 1
  • ll valore del rendimento di un ciclo e' massimo per il ciclo di Carnot dove \eta = \frac{Tmax}{Tmin} e vale 1.

Massimo teorico[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Ciclo di Carnot.

Per la macchina termica, Carnot ha scoperto che il rendimento della macchina di Carnot è funzione delle temperature assolute delle sorgenti tra cui essa lavora:

\eta = \frac{T_1 - T_2}{T_1}


\eta = 1 - \frac{T_2}{T_1}


dove T1 > T2.

Il secondo principio della termodinamica sancisce l'impossibilità teorica di realizzare un sistema con rendimento maggiore o uguale a 1, quindi nessuna macchina può eccedere il rendimento della macchina di Carnot.

Altri tipi di rendimento[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Rendimento isoentropico.

Il rendimento isoentropico in un compressore centrifugo per fluidi comprimibili vale: \eta_{is} = {\Delta H_{is} \over \Delta H}

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • Enrico Fermi, Termodinamica, ed. italiana Bollati Boringhieri, (1972), ISBN 88-339-5182-0;
  • (EN) J. M. Smith, H.C.Van Ness; M. M. Abbot, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 6ª ed., McGraw-Hill, 2000. ISBN 0072402962
  • K. G. Denbigh, I principi dell'equilibrio chimico, Milano, Casa Editrice Ambrosiana, 1971. ISBN 8840800999

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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