Dov'è la mia energia? Dubbi Termodinamica

[mainlinexile]

Mi accorgo ora che ho menzionato erroneamente il ciclo rankine, ma riguardo al collettore termico dello stirling intendevo dire a contatto (con uno scambiatore) con il condensatore di un ciclo frigorifero.

[mainlinexile]

Non riesco ancora a veder chiara la meccanica del fenomeno.

Il calore viene assorbito dal collettore del motore stirling e ceduto al dissipatore. Tramite le fasi del ciclo viene generato movimento e convertito in elettricità.
Il calore assorbito è pari a quello ceduto?
Se quello ceduto non è pari ma inferiore, in che modo l'effetto meccanico dello stirling abbatte la temperatura? (ovvero in che modo riduce la cinetica delle particelle)

[professorkappa]

Mah non e' molto chiaro il tuo dubbio, ma il funzionamento in teoria e' molto semplice.
Durante l'espansione isoterma a temperatura $T_1$, devi fornire calore dall'esterno $Q_1$.
Per via del bilancio energetico ($DeltaU=0$ lungo un'isoterma), il lavoro che riesci ad estrarre sara' pari a $Q_1$ (per il calcolo $Q_1=L_1=RT_1ln(v_2/v_1)$

Nell'isovolumica di raffreddamento, viene sottratto calore $Q_2=c_v(T_2-T_1)$

Nella compressione isoterma, il lavoro da immettere nel sistema e' $RT_2ln(v_2/v_1)$, e analogamente alla isoterma di espansione devi estrarre calore $Q_3$ di pari importo. Questo calore e' "sprecato" e non riutilazzibile, almeno in questo ciclo. Puo' essere usato da qualche altra parte (per esempio per scaldare dell'acqua e mandarla in rete, consentendo un risparmio di gas a chi si fa un piatto di pasta), ma non puo' essere rigenerato nel ciclo Stirling, per via di quella bazzecola di principio che ti ricordava Faussone all'inizio del thread.

Nell' ultima fase, isovolumica, immetti il calore $Q_4=c_v(T_1-T_2)$, recuperandolo interamente da $Q_2$ (ti accorgi subito che $Q_4=-Q_2$).

Il lavoro utile netto, quello che si puo' trasformare in energia elettrica, e' chiaramente $Q_1-Q_2$: .

L'unico calore immesso esternamente e' $Q_1$, perche il calore nell'ultima isovolumica non viene dall'esterno, ma e' un trasferimento interno al fluido, e quindi il rendimento del ciclo e' $eta=L/Q=(Q_1-Q_3)/Q_1=1-Q_3/Q_1=1-(RT_2ln(v_2/v_1))/(RT_1ln(v_2/v_1))=1-T_2/T_1$

E' evidente che se non rigenerassi il calore dell'isovolumica, il rendimento sarebbe $eta=L/Q=(Q_1-Q_2-Q_3)/Q_1$ (svolgi i calcli, se ti va) perche' ora $Q_4$ e' un apporto esterno di calore. Il rendimento viene ovviamente piu' basso rispetto al ciclo con recupero descritto sopra.

[mainlinexile]

ciao profk, grazie per la risposta, si il ciclo stirling mi è abbastanza chiaro (in passato ne ho progettati diversi modelli e qualcuno l'ho anche realizzato). Anche il calcolo su efficienza, dal quale però non vedo come ricavare il bilancio $Q_1$ e $Q_2$.

Caso 1: $Q_2$ è pari a $Q_1$ (conservazione non rispettata se il motore gira, quindi ipotesi improbabile)
Caso 2: $Q_2$ è inferiore a $Q_1$ (parte di $Q_1$ è letteralmente trasformata in lavoro meccanico durante il processo di fasi, per cui $Q_2$ sarà necessariamente inferiore)

Nell'ipotesi più probabile del secondo caso, mi chiedevo come avverrebbe fisicamente la trasformazione da calore (quindi riduzione della cinetica delle subparticelle) a movimento delle parti motore (?).

Perchè è molto semplice trasformare l'energia cinetica da scala macroscopica verso la microscopica. Meno facile è fare il contrario.

[mainlinexile]

Perchè l'ipotesi più probabile è la seconda. ?Corretto?

Ma se effettivamente la cinetica delle subparticelle viene modulata per effetto di conversione da micro a macro, mi chiedo perchè attualmente non esiste ancora una tecnologia che abbatte la temperatura senza necessità di espellere il calore all'esterno. Ossia perchè non esiste un dispositivo che abbatte per effetto elettromeccanico, dato che il fenomeno fisico è noto?