Secondo Principio Termodinamica - Enunciati di Clausius, Kelvin

Enunciati di Clausius e Kelvin

• Enunciato di Clausius: il calore fluisce sempre spontaneamente da un ambiente più caldo a uno più freddo [tazzina di the fumante che rilascia calore all’esterno e mai il calore dell’esterno che si riversa nella tazzina].
• Enunciato di Kelvin: non è possibile realizzare una trasformazione termodinamica che abbia come unico risultato la completa trasformazione del calore in lavoro meccanico. [Q→L ma una parte se ne disperde, in quanto il gas si modifica nel volume].

Difficoltà enunciati Clausius / Kelvin: l’energia potenziale [E = mgh si trasforma in Q del pavimento].

Ma il calore del pavimento non può diventare E potenziale.

→ AB ≠ BA

Per dimostrare l’equivalenza delle due proposizioni è necessario dimostrare che se una è falsa, ne consegue che anche l’altra lo diviene.

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1) Hp: Kelvin è falso, Clausius è falso

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2) Hp: Clausius è falso, Kelvin è falso

Ragioniamo sul Ciclo di Carnot in quanto ci risulta più semplice trovare la T invariata nelle due isoterme.

1) Q2 = 100 J

2) Q1 = 30 J

Kelvin affermando che il Q non diventa L ha ragione poiché altrimenti tutti i 100 J del primo termostato sarebbero andati nel secondo quando invece c’è uno scarto di 30 J utilizzato per scaldare il termostato freddo. Qf ≠ Lf

Se ponessimo come falsa l’ipotesi di Clausius i 30 J dispersi nel termostato freddo fluirebbero in quello caldo.

L’effetto finale del ciclo sarebbe del tutto invariato

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ma negheremmo l’ipotesi vera di Kelvin. Kelvin è falso se Clausius è falso.