Step #04: Il principio fisico

 

Il secondo principio della termodinamica


Schema di funzionamento
di una macchina a vapore
La macchina a vapore fa riferimento al secondo principio della termodinamica. Nel suo schema più semplificato, una macchina a vapore è composta da una caldaia(sorgente di calore) in cui è presente dell'acqua sotto pressione. L'acqua vaporizzata viene così incanalata attraverso tubature in uno stantuffo che a causa dell'elevata pressione dell'acqua vaporizzata viene fatto traslare in una camera cilindrica orizzontalmente. Grazie ad un sistema di biella manovella il moto traslatorio alterno del pistone viene convertito in moto rotatorio così da permettere l'utilizzo continuo del moto. Il gas viene così scaricato creando una depressione e permettendo al pistone di tornare alla sua posizione iniziale; il vapore arriva così ad un condensatore dove si trasforma in acqua liquida e torna alla caldaia per iniziare nuovamente il ciclo.

Ciclo di Rankine

Il ciclo di Rankine è il ciclo termodinamico che descrive il funzionamento- da un punto di vista fisico- della macchina a vapore. Nella maggior parte dei casi si utilizza come fluido l'acqua, che si trova nella transizione di fase liquido-vapore. Il ciclo di una macchina a vapore è strutturato in 4 fasi: un'isobara, un'adiabatica, un'isobara e infine un'isocora.

Ovviamente il ciclo che abbiamo descritto è un ciclo ideale in cui non sono considerate le perdite di carico e di pressione, quelle per attrito e le dissipazioni di calore.

Il rendimento di una macchina a vapore reale è sempre inferiore al rendimento della macchina di Carnot, macchina che opera con ciclo reversibile(ideale).

Fonti: 
https://www.chimica-online.it/fisica/macchina-a-vapore.htm

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