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Dimostrare che

1)Se il principio di Kelvin fosse falso, l'entropia dell'universo potrebbe diminuire

2)Se il principio di Clausius fosse falso, l'entropia dell'universo potrebbe diminuire


1) Chiamiamo

[math]T_f[/math]
la temperature del corpo più freddo, e
[math]T_c[/math]
quella del corpo più caldo.

Il corpo più caldo cede un calore

[math]Q_c[/math]
a una macchina.

Supponiamo quindi che l'enunciato di Kelvin sia falso, il che comporta che la macchina

[math]M[/math]
trasformi tutto il calore in lavoro.

Si nota che la sorgente fredda non riceve calore, pertanto

[math]Q_f=0[/math]

Calcoliamo la variazione di entropia (il corpo che cede calora registra una variazione propria di entropia negativa)

[math]DeltaS=-Q_c/T_c+Q_f/T_f[/math]

ma il secondo addendo è nullo perchè come abbiamo detto il numeratore è zero.

Pertanto rimane

[math]DeltaS=-Q_c/T_c[/math]

ovvero una variazione negativa.

Il che significa che l'entropia finale è minore di quella iniziale

2)

In figura si vede che l'enuciato di Clausius è chiaramente violato.

Andiamo a calcolare la variazione di entropia dell'universo

[math]DeltaS=Q/T_c-Q/T_f[/math]

Osserviamo però che per ipotesi

[math]T_c>T_f[/math]

pertanto la prima frazione sarà  minore della seconda

Infatti il loro numeratore è uguale, ma nel primo caso è diviso da un valore maggiore rispetto al secondo.

Ne segue che anche in questo caso, la variazione d'entropia nell'universo risulterebbe negativa, e l'entropia diminuita