Macchine cicliche e loro classificazione

Definizione e Principi delle Macchine Cicliche

Le macchine cicliche sono sistemi che operano ciclicamente tra due serbatoi termici a temperature diverse, T1 e T2, per serbatoi R1 e R2 rispettivamente. Questi dispositivi assorbono calore Q1 dal serbatoio più caldo R1, ne cedono una parte Q2 al serbatoio più freddo R2 e convertono la differenza in lavoro meccanico L. Il ciclo complessivo è adiabatico, ovvero isolato da scambi di calore con l'ambiente esterno. Una macchina ciclica è detta reversibile se il processo può essere invertito senza variazioni nette nell'universo. Le macchine cicliche si classificano in motrici, che producono lavoro (L positivo), e frigorifere o pompe di calore, che richiedono lavoro (L negativo) per trasferire calore da una sorgente fredda a una calda.

Efficienza Termica e Secondo Principio della Termodinamica

L'efficienza termica η di una macchina ciclica è il rapporto tra il lavoro utile L e il calore assorbito Q1, espressa dalla formula η = (Q1 - Q2) / Q1, o equivalentemente η = 1 - (Q2 / Q1). Il secondo principio della termodinamica stabilisce che non è possibile convertire integralmente il calore in lavoro senza un serbatoio a temperatura inferiore. L'efficienza dipende dalla differenza di temperatura tra i serbatoi e dalla quantità di calore non convertita in lavoro, che deve essere ceduta al serbatoio più freddo.