Rendimento (termodinamica): differenze tra le versioni
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:<math>\eta = 1 - \frac{T_2}{T_1}</math> |
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dove T<sub>1</sub> > T<sub>2</sub>. |
dove T<sub>1</sub> > T<sub>2</sub>. |
Versione delle 09:08, 7 ago 2016
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 un'automobile, il rendimento è il rapporto tra l'energia meccanica ottenuta e l'energia chimica contenuta nel 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 è massimo per il ciclo di Carnot, epari a (T1-T2)/T1.
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 al rendimento di Carnot che, laddove T2 assumesse il valore di 0 K(=-273 °C) sarebbe uguale a 1.
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;
- Richard Feynman, La fisica di Feynman, Bologna, Zanichelli, 2001, ISBN 978-88-08-16782-8.:
- Vol I, par. 44-4: Il rendimento di una macchina ideale
- (EN) J. M. Smith, H.C.Van Ness; M. M. Abbot, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 6ª ed., McGraw-Hill, 2000, ISBN 0-07-240296-2.
- K. G. Denbigh, I principi dell'equilibrio chimico, Milano, Casa Editrice Ambrosiana, 1971, ISBN 88-408-0099-9.