Concetti Chiave
- Il primo principio della termodinamica collega la variazione di energia interna di un sistema al calore assorbito e al lavoro effettuato dall'ambiente esterno.
- In una trasformazione adiabatica, dove non c'è scambio di calore, la variazione di energia interna è uguale al negativo del lavoro compiuto.
- Durante una trasformazione ciclica, lo stato finale coincide con quello iniziale, risultando in una variazione di energia interna nulla.
- Per le trasformazioni cicliche, il primo principio della termodinamica si esprime con l'equazione Q = L, dove tutto il calore assorbito viene convertito in lavoro.
- Non tutto il calore può essere convertito in lavoro a causa della natura degradata del calore rispetto all'energia meccanica ordinata.
Primo principio della termodinamica e applicazione ad una trasformazione ciclica e a una adiabatica.
Il primo principio della termodinamica afferma che in un qualsiasi sistema termodinamico la variazione di energia interna del sistema è la differenza tra il calore assorbito dal sistema e il lavoro che compie l’ambiente esterno verso il sistema:
Il valore
Applicando il principio ad una trasformazione adiabatica, nella quale il sistema scambia solo energia meccanica con l’ambiente, otteniamo che
dato che il calore Q=0. In questa trasformazione, se il lavoro è positivo, allora l’energia interna diminuisce, mentre se è negativo, essa aumenta.
Nella trasformazione ciclica, invece, lo stato finale della trasformazione coincide con quello iniziale, e pertanto la variazione di energia interna è nulla. Dunque, se
Non tutto il calore, però, si può trasformare in lavoro. Il calore, infatti, è una forma di energia degradata, mentre il lavoro è un’energia meccanica ordinata. Pertanto, il primo principio applicato ad una trasformazione ciclica è precisato ulteriormente dal secondo principio della termodinamica.
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