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TRASFORMAZIONI
     DEL CALORE
Calore e temperatura
 Il calore di un corpo è l’energia cinetica, di
  movimento, delle sue molecole o dei suoi atomi.
 La temperatura la proprietà che regola il trasferimento
  di energia termica o calore, da un sistema ad un altro.
  Quando due sistemi sono alla stessa temperatura, si
  dice che si trovano in equilibrio termico e non avviene
  nessun trasferimento di calore. Quando esiste una
  differenza di temperatura, il calore tenderà a muoversi
  dal sistema a temperatura più alta verso il sistema a
  temperatura più bassa, fino al raggiungimento
  dell'equilibrio termico.
Trasferimento del calore
Il calore si propaga per:
 Conduzione
 Convezione tipica dei fluidi (esempi: termosifoni,
   venti, pentola sul fuoco, …)
 Irraggiamento: ogni corpo emette energia (sotto forma
   di onde elettromagnetiche) in base alla temperatura
   (assoluta), alla quale si trova.
Misurare la temperatura
 Dilatazione dei corpi (liquidi o solidi)
 Termocoppie
 Termometro a solido
 Termistore
 Termocoppia
 Pirometro
 Termometro a resistenza
 Termometri a semiconduttore
…
LEGGI DEI GAS (PERFETTI)
                      1
 Vt   V0    1                 t       a pressione costante
                 273 ,15 C
                      1
 pt    p0    1                    t   a volume costante
                  273 ,15 C
  p V costante                      a temperatura costante

Dalle prime due leggi si deduce il concetto di temperatura
assoluta e di zero assoluto: quella temperatura alla quale il
volume e la pressione del gas perfetto diventano zero.
Primo principio della
                Termodinamica
 È possibile la trasformazione del lavoro meccanico in
    calore e viceversa
   Essi sono due forme di energia, quindi il loro rapporto
    è costante
   1 caloria equivale a 4.1855 Joule
   1 Joule equivale a 0,2389 calorie
   Joule e calorie non sono altro che due unità di
    misura diverse per la stessa grandezza fisica:

 l’   ENERGIA
Mulinello di Joule
          Dimostra
          l’equivalenza tra
          energia meccanica
          e calore.
          Dimostra cioè che
          è possibile
          trasformare
          completamente
          l’energia
          meccanica
          (gravitazionale,
          cinetica) in calore.
SECONDO PRINCIPIO DELLA
          TERMODINAMICA
 Nella formulazione di Clausius, si afferma che è impossibile
  realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia
  quello di trasferire calore da un corpo più freddo a uno più
  caldo.
 Nella formulazione di Kelvin-Planck, si afferma che è
  impossibile realizzare una trasformazione il cui unico
  risultato preveda che tutto il calore assorbito da una
  sorgente omogenea sia interamente trasformato in lavoro.
 Quindi: non è possibile - nemmeno in linea di principio -
  realizzare una macchina termica il cui rendimento sia pari
  al 100%.
PIANO PRESSIONE – VOLUME
p




                           V
Macchine cicliche
 Sono quelle macchine che dopo una serie di
  trasformazioni ritornano alle condizioni iniziali.
 In pratica tutti i tipi di motori utilizzati si possono
  definire macchine cicliche
    Motori a vapore alternativi e a turbina
    Motori a scoppio (Ciclo Otto)
    Motori (a ciclo) Diesel
    Motori elettrici
   …
Macchina di Newcomen (1)
Macchina di Newcomen (2)
Schema di motore a vapore
 alternativo




                                                  Motore a
                                                  vapore


Questo motore è importante perché trasforma il
moto alternativo del pistone in moto rotatorio,
mediante il sistema biella-manovella.             Locomotiva
Distribuzione sistema
Walshaerts/Heusinger (mobile)
Distribuzione sistema
Walshaerts/Heusinger (statico)



 1 Manovella eccentrica                 9 Testa a croce
 2 Biella della manovella eccentrica    10 Guida dello stantuffo del pistone di
 3 Asta di comando dell'inversione di   distribuzione
    marcia                               11 Asta (o biella o bielletta) di precessione
   4 Bielletta di sollevamento          12 Bielletta di collegamento della biella di
   5 Braccio di sollevamento            precessione
   6 Braccio e albero dell'inversione   13 Stantuffo del pistone di distribuzione
   7 Braccio (dell'espansione)          14 Pistone di distribuzione
   8 Bielladel corsoio
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Termodinamica

  • 1. TRASFORMAZIONI DEL CALORE
  • 2. Calore e temperatura  Il calore di un corpo è l’energia cinetica, di movimento, delle sue molecole o dei suoi atomi.  La temperatura la proprietà che regola il trasferimento di energia termica o calore, da un sistema ad un altro. Quando due sistemi sono alla stessa temperatura, si dice che si trovano in equilibrio termico e non avviene nessun trasferimento di calore. Quando esiste una differenza di temperatura, il calore tenderà a muoversi dal sistema a temperatura più alta verso il sistema a temperatura più bassa, fino al raggiungimento dell'equilibrio termico.
  • 3. Trasferimento del calore Il calore si propaga per:  Conduzione  Convezione tipica dei fluidi (esempi: termosifoni, venti, pentola sul fuoco, …)  Irraggiamento: ogni corpo emette energia (sotto forma di onde elettromagnetiche) in base alla temperatura (assoluta), alla quale si trova.
  • 4. Misurare la temperatura  Dilatazione dei corpi (liquidi o solidi)  Termocoppie  Termometro a solido  Termistore  Termocoppia  Pirometro  Termometro a resistenza  Termometri a semiconduttore …
  • 5. LEGGI DEI GAS (PERFETTI) 1 Vt V0 1 t a pressione costante 273 ,15 C 1 pt p0 1 t a volume costante 273 ,15 C p V costante a temperatura costante Dalle prime due leggi si deduce il concetto di temperatura assoluta e di zero assoluto: quella temperatura alla quale il volume e la pressione del gas perfetto diventano zero.
  • 6. Primo principio della Termodinamica  È possibile la trasformazione del lavoro meccanico in calore e viceversa  Essi sono due forme di energia, quindi il loro rapporto è costante  1 caloria equivale a 4.1855 Joule  1 Joule equivale a 0,2389 calorie  Joule e calorie non sono altro che due unità di misura diverse per la stessa grandezza fisica:  l’ ENERGIA
  • 7. Mulinello di Joule Dimostra l’equivalenza tra energia meccanica e calore. Dimostra cioè che è possibile trasformare completamente l’energia meccanica (gravitazionale, cinetica) in calore.
  • 8. SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA  Nella formulazione di Clausius, si afferma che è impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di trasferire calore da un corpo più freddo a uno più caldo.  Nella formulazione di Kelvin-Planck, si afferma che è impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato preveda che tutto il calore assorbito da una sorgente omogenea sia interamente trasformato in lavoro.  Quindi: non è possibile - nemmeno in linea di principio - realizzare una macchina termica il cui rendimento sia pari al 100%.
  • 9. PIANO PRESSIONE – VOLUME p V
  • 10. Macchine cicliche  Sono quelle macchine che dopo una serie di trasformazioni ritornano alle condizioni iniziali.  In pratica tutti i tipi di motori utilizzati si possono definire macchine cicliche  Motori a vapore alternativi e a turbina  Motori a scoppio (Ciclo Otto)  Motori (a ciclo) Diesel  Motori elettrici …
  • 13. Schema di motore a vapore alternativo Motore a vapore Questo motore è importante perché trasforma il moto alternativo del pistone in moto rotatorio, mediante il sistema biella-manovella. Locomotiva
  • 15. Distribuzione sistema Walshaerts/Heusinger (statico)  1 Manovella eccentrica 9 Testa a croce  2 Biella della manovella eccentrica 10 Guida dello stantuffo del pistone di  3 Asta di comando dell'inversione di distribuzione marcia 11 Asta (o biella o bielletta) di precessione  4 Bielletta di sollevamento 12 Bielletta di collegamento della biella di  5 Braccio di sollevamento precessione  6 Braccio e albero dell'inversione 13 Stantuffo del pistone di distribuzione  7 Braccio (dell'espansione) 14 Pistone di distribuzione  8 Bielladel corsoio