Trasformazione ciclica

Esempio di trasformazione ciclica nel piano di Clapeyron: isotermica (A-B), isocora (B-C), isobarica (D-C), isocora (D-A).

Una trasformazione ciclica di un sistema fisico è un processo fisico nel quale lo stato finale del sistema coincide con lo stato iniziale iniziale, cioè nel diagramma è un'area chiusa quella tracciata dai processi.

Cicli termodinamiciModifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: Ciclo termodinamico.

La trasformazione ciclica in termodinamica prende il nome di ciclo termodinamico: una successione di processi termodinamici nella quale il sistema torna al suo stato iniziale. In tale caso la coincidenza fra stato iniziale e stato finale non si ottiene con una singola trasformazione, ma con un insieme di due o più trasformazioni, nelle quali un fluido evolvente scambia energia termica e lavoro meccanico con l'esterno.

L'energia interna   di un sistema termodinamico è una funzione di stato. Poiché in un qualsiasi ciclo termodinamico lo stato iniziale coincide con quello finale, al termine della trasformazione la variazione di energia interna   del sistema risulterà nulla. Come conseguenza del primo principio della termodinamica si ha quindi:

 

dove   è il calore scambiato dal sistema, mentre   è il lavoro compiuto dal sistema durante il ciclo. Dalla suddetta relazione ne deriva l'uguaglianza:

 

Per questo motivo, al termine di un qualsiasi ciclo termodinamico, il calore assorbito è uguale al lavoro compiuto dal sistema.

Il fenomeno dell'isteresiModifica

 Lo stesso argomento in dettaglio: Isteresi.

L'isteresi è un fenomeno fisico che esclude la ciclicità di una trasformazione: in pratica, in molti sistemi reali le trasformazioni cicliche sono impedite da effetti dissipativi, che provocano delle modificazioni irreversibili nella materia, per cui è impossibile ritornare allo stato iniziale dopo che il sistema sia stato modificato.

BibliografiaModifica

  • (EN) J. M. Smith, H.C.Van Ness; M. M. Abbot, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 6ª ed., McGraw-Hill, 2000, ISBN 0-07-240296-2.
  • K. G. Denbigh, I principi dell'equilibrio chimico, Milano, Casa Editrice Ambrosiana, 1971, ISBN 88-408-0099-9.

Voci correlateModifica