{"id":110,"date":"2001-12-11T00:00:00","date_gmt":"2001-12-10T23:00:00","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"110","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/110\/","title":{"rendered":"Innanzi tutto desidero esprimere la mia gratitudine per il servizio che date, socialmente utile e totalmente gratuito \u00e8 una vera gemma nel mondo web.\r\nLa mia domanda \u00e8 la seguente: in una vostra risposta si parla delle pompe di calore come macchine in grado di rendere + energia che quella elettricamente assorbita,questo grazie al fatto che gran parte dell’energia in uscita \u00e8 firnita gratuitamente dall’energia termica ambientale. Da qui mi chiedo: visto che in ambiente esterno c’\u00e8 tanta energia termica gratuita sotto forma di calore, accumulata ovunque (atmosfera,mare,ecc..)perch\u00e8 non assorbire questa energia trasformandola, magari in elettricita’, togliere qualche grado a milioni di litri di aria ambiente non \u00e8 solo ecologico ma anche ambientalmente utile, assorbendo almeno parte del calore che continuiamo ad aggiungere al mondo tramite combustione o effetti serra.\r\nSono convinto che questo sia possibile, nessuna legge fisica lo impedisce (almeno credo). Vorrei che mi aiutaste a capire se le mie convinzioni sono sensate (ormai non ci dormo la notte),e se esiste qualche macchina che utilizzi un sistema simile (graditi link interessanti). So che sarete esaurienti e precisi come sempre, Grazie."},"content":{"rendered":"

Il
\nprimo principio della termodinamica sancisce l’equivalenza tra l’energia termica
\n(calore) e l’energia meccanica e quindi elettrica eccetera…<\/font><\/p>\n

Il
\nsecondo principio della termodinamica afferma che, mentre \u00e8 possibile (anzi
\ninevitabile) trasformare interamente in calore le altre forme di energia, la trasformazione
\nopposta e’ soggetta a limitazioni. In particolare non e’ possibile trasformare
\nper esempio in lavoro meccanico il calore sottratto a una sorgente a una certa
\ntemperatura, perche’ bisogna contemporaneamente cederne una fetta a un pozzo a
\ntemperatura piu’ bassa. Chi ha visitato una centrale termoelettrica avra’ visto
\ngli enormi condensatori che scaldano l’acqua di un fiume o addirittura quella
\ndel mare. Nessuno ha voglia di scaldare ne’ l’una ne’ l’altra, ma, non c’e’ niente
\nda fare, il secondo principio vuole cosi’.<\/p>\n

Il secondo principio della termodinamica
\npuo’ essere formulato in molti modi che si dimostrano essere tra loro equivalenti.
\nI due piu’ classici sono:<\/p>\n

a) Non e’ possibile una trasformazione il cui
\nunico effetto sia quello di trasferire calore da una sorgente a un pozzo a temperatura
\nmaggiore
\nb) Non e’ possibile una trasformazione il cui unico effetto sia quello di trasformare
\nin lavoro meccanico il calore sottratto a una sola sorgente<\/p>\n

Il rendimento
\ntermodinamico massimo teorico deducibile da questo principio e’:<\/p>\n

1) eta
\n= (T1 – T2) \/ T1 (le temperature ovviamente assolute cioe’ in gradi Kelvin o Rankine)<\/p>\n

dove
\nT1 e’ la temperatura (alta) della sorgente da cui si estrae il calore e T2 e’
\nla temperatura del pozzo nel quale si riversa il calore che non e’ possibile trasformare
\nin lavoro. Questo rendimento e’ quello di un ciclo che scambia calore solo alle
\ntemperature indicate quindi un ciclo formato da due isoterme alternate a due adiabatiche.
\nQuesto ciclo ideale, poco pratico da realizzare, ma molto utile per la teoria,
\nsi chiama ciclo di Carnot. Tutti gli altri cicli tra le stesse temperature estreme
\navranno rendimenti inferiori ad esso.<\/p>\n

Tutto cio’ premesso, ragioniamo con i soli cicli di Carnot reversibili perche’
\nsono facili da usare. Sappiamo poi che in realta’ le cose potranno solo andare
\npeggio. <\/p>\n

Se un ciclo termodinamico “ruota” nei soliti diagrammi (p-v o T-S) in
\nsenso orario sottrarra’ calore dalla sorgente a temperatura alta, cedera’ una
\nparte di esso sotto forma di lavoro meccanico e restituira’ la parte che resta
\nal pozzo a temperatura bassa. Questo e’ il ciclo classico delle macchine termiche.<\/p>\n

Se un ciclo termodinamico “ruota” nei soliti diagrammi (p-v o T-S) in
\nsenso antiorario sottrarra’ calore dalla sorgente a temperatura bassa, assorbira’
\nlavoro meccanico e restituira’ la somma dei due al pozzo a temperatura alta.
\nQuesto e’ il ciclo classico delle macchine frigorifere o delle pompe di calore.
\nLa distinzione tra macchina frigorifera e pompa di calore e’ solo in termini di
\nconvenienza umana. Del frigorifero “ci interessa” il freddo prodotto
\ne disperdiamo il calore generato nell’ambiente senza preoccuparcene. Della pompa
\ndi calore “ci interessa” il calore prodotto e non quello sottratto p.
\nes. al mare, al fiume o all’acqua di falda. Le due macchine sono pero’, termodinamicamente
\nparlando, indistinguibili.<\/p>\n

Forti di quanto sopra veniamo ora alla domanda specifica e facciamo un’esempio:<\/p>\n

Una pompa di calore ideale (ciclo di Carnot) che pompa calore sottraendolo dall’acqua
\ndel mare che, per semplicita’, immagineremo a 300 K per cederlo aumentato del
\nlavoro meccanico speso a un pozzo a 450 K.
\nPer la 1) appena rimaneggiata, supposto 1000 J il lavoro speso:
\n2000 J saranno sottratti al mare
\n3000 joule saranno riversati nel pozzo a 450 K<\/p>\n

Immaginiamo ora di volerli sfruttare per scaldare la casa o qualsiasi altra cosa.
\nCon 1000 joule meccanici\/elettrici abbiamo prodotto 3000 J termici. Quindi la
\npompa di calore e’ molto vantaggiosa rispetto alla stufetta elettrica che avrebbe
\nerogato semplicemente 1000 J. Questo spiega perche’ le pompe di calore, anche
\nse timidamente, stanno diffondendosi sopratutto nei paesi freddi in quanto, con
\nla loro efficienza, alla lunga, ripagano dei maggiori costi di impianto.<\/p>\n

Se invece volessimo sfruttare i 3000 J cosi’ prodotti per riottenere lavoro meccanico
\npossibilmente maggiore di quello speso, avremmo fatto un brutto affare. Infatti,
\nse aggiungiamo il ciclo inverso che usa i 3000 J e dopo averne estratto un po’
\nin lavoro meccanico riversa cio’ che resta in mare il rendimento sara’:<\/p>\n

(450 – 300) \/ 450 = 1\/3 <\/p>\n

per cui da 3000 J termici ricaveremmo 1000 J meccanici, esattamente quelli spesi
\nnel primo ciclo. In altre parole in quanto esposto, ideale senza perdite, non
\navremmo guadagnato nulla. Se poi consideriamo le perdite e la non “idealita’”
\ncapiremmo di aver perso molto di piu’.<\/p>\n

Ora, si possono fare mille esempi diversi da quello sopra che e’ stato scelto
\nsolo per amore di semplicita’, si possono variare temperature, tipi di trasformazione,
\nquantita’ di cammini del ciclo e chi piu’ ne ha piu’ ne metta, sempre l’inesorabile
\nsecondo principio si impone e il risultato e’ che non si puo’ guadagnare energia
\nordinata (meccanica\/elettrica etc…) a spese di quella disordinata (calore) piu’
\ndi quanto consentito dalla formuletta sopra riportata, la 1).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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