La macchina termica: dove va il calore
Ogni motore termico (a vapore, a scoppio, una centrale) funziona allo stesso modo: prende calore da una sorgente calda, ne trasforma una parte in lavoro e cede il resto a una sorgente fredda, di solito l’ambiente. Il secondo principio dice che il calore ceduto non può mai essere zero.
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η = L / Q₁ ≤ 1 − T₂ / T₁
L’energia si conserva: il calore Q₁ preso dalla sorgente calda è uguale al lavoro L più il calore Q₂ ceduto alla fredda. Il rendimento è η = L / Q₁. Nel disegno la larghezza delle frecce è proporzionale all’energia.
Il secondo principio nella forma di Kelvin dice che non esiste una macchina che trasformi in lavoro tutto il calore preso da una sola sorgente: Q₂ è sempre maggiore di zero. Il massimo possibile è il rendimento di Carnot, 1 − T₂ / T₁.
Le macchine vere perdono ancora per attriti, perdite di calore e trasformazioni troppo rapide: rendono una frazione del rendimento di Carnot. Un motore d’automobile trasforma in lavoro circa un terzo dell’energia del carburante; il resto scalda il radiatore e i gas di scarico.
L’animazione mostra, la spiegazione fa capire
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