Rendimento (termodinamica): differenze tra le versioni
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Versione delle 03:25, 2 mag 2014
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 (, energia assorbita da parte del sistema dall'ambiente esterno verso l'interno del sistema):
Il rendimento è espresso come valore compreso tra zero e uno o sotto forma di percentuale.
Esempi
- Nel caso per esempio del motore di una automobile, il rendimento è il rapporto tra l'energia meccanica ottenuta con quel combustibile e l'energia chimica contenuta del combustibile utilizzato.
- In un ciclo termodinamico il rendimento è definito da:
- nel caso di cicli reversibili, che operino fra due sole sorgenti di calore:
- 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:
dove Pu è la potenza utile ottenuta, 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.
-
- ll valore del rendimento di un ciclo e' massimo per il ciclo di Carnot dove e vale 1.
Massimo teorico
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:
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
Il rendimento isoentropico in un compressore centrifugo per fluidi comprimibili vale:
Bibliografia
- 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