Macchina termica
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Per macchina termica in termodinamica si intende quel dispositivo in grado di convertire la variazioni di temperatura/volume/pressione di un fluido in lavoro o viceversa, nel primo caso in termodinamica si parla di "macchina termodinamica motrice" nel secondo di "macchina termodinamica operatrice".
La macchina termodinamica motrice più semplice che si possa concepire è formata da una sorgente di calore T1, un pozzo di calore T2 e un sistema termodinamico progettato in modo da trasformare le variazioni di volume del sistema in lavoro (per esempio un pistone).
Il funzionamento standard di una macchina termodinamica motrice si può schematizzare in pochi essenziali passaggi:
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- Il fluido contenuto nel sistema assorbe il calore dalla sorgente più calda T1.
- In conseguenza di ciò, all'aumentare della temperatura il volume aumenta (siamo in presenza di una trasformazione isobara, cioè a pressione costante).
- L'aumentare del volume spinge un pistone verso l'alto. Si trasforma così una variazione di volume in lavoro meccanico (W=P×ΔV).
- Naturalmente, per una buona efficienza della macchina, la temperatura non può continuare ad aumentare, altrimenti il pistone salirebbe soltanto, vanificando il lavoro. Per ovviare a ciò il calore assorbito in precedenza viene rilasciato in un pozzo termico, ovvero una sorgente di calore con una temperatura costantemente più bassa rispetto a T1.
- Il volume diminuisce nuovamente e si è pronti per un nuovo innalzamento della temperatura.
Siamo così in presenza di una macchina ciclica la quale è la macchina termica più efficiente nel produrre lavoro. Ovviamente la macchina non può continuare a reiterare il processo per sempre: l'entropia aumentando renderà in poco tempo la macchina sempre meno efficiente.
