Formulario di Fisica Tecnica

COEFFICIENTE DI PRESTAZIONE COEFFICIENTE DI PRESTAZIONE

Da notare che è sempre maggiore dell’unità.

Da notare che può essere maggiore dell’unità, vale a dire che la PRESTAZIONI IN RELAZIONE

quantità di calore asportata dall’ambiente freddo può essere maggiore

dalla quantità di lavoro speso. Per valori uguali di e si ha:

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CICLI TERMODINAMICI CICLO DI CARNOT

Eliminando dal ciclo reale tutte le complessità e le irreversibilità Ciclo ideale reversibile composto da 4 trasformazioni reversibili, due

interne, si ottiene un ciclo ideale. isoterme e due adiabatiche, e può essere utilizzato con riferimento sia a

Solitamente vengono trascurate anche le variazioni di energia cinetica e un sistema chiuso, sia a uno a flusso

potenziale del fluido evolvente utilizzato. stazionario.

Nei diagrammi p-v e T-s, l’area racchiusa dai cicli ideali rappresenta 1. Somministrazione di calore

rispettivamente il lavoro netto e la quantità netta di calore scambiata isoterma.

durante il ciclo. 2. Espansione isoentropica.

Il rendimento termico di un motore termico è il rapporto tra il lavoro 3. Sottrazione di calore isoterma.

netto prodotto dal motore e la quantità di calore che gli viene fornita: 4. Compressione isoentropica.

E’ il ciclo con maggiore efficienza che si possa eseguire tra due

sorgenti termiche.

Per un sistema che subisce una trasformazione ciclica si ha: CICLI AD ARIA STANDARD

Tutti i motori a combustione interna sono dei cicli a circuito aperto, per

permettere il riciclo dell’aria dov’è avvenuta la combustione.

MOTORI ALTERNATIVI Poiché i cicli diretti a gas che vengono realmente eseguiti nei motori

sono piuttosto complessi, come semplificazione si fa riferimento ai cicli

I componenti fondamentali di un motore alternativo sono il cilindro ed ad aria standard, caratterizzati dalle seguenti approssimazioni:

il pistone. 1. Il fluido evolvente è aria che circola continuamente in un circuito

Il pistone si muove alternatamente nel chiuso comportandosi come un gas perfetto, con calori specifici

cilindro, tra due posizioni fisse: assunti costanti, valutati a temperatura ambiente ( ).

PMS (punto morto superiore): la posizione 2. Tutte le trasformazioni che costituiscono il ciclo sono

del pistone quando esso racchiude il volume internamente reversibili.

più piccolo all’interno del cilindro. 3. Il processo di combustione è sostituito da una somministrazione

PMI (punto morto inferiore): la posizione del di calore da una sorgente esterna.

pistone quando esso racchiude il volume più 4. Il rinnovo del fluido evolvente è sostituito da una sottrazione di

grande all’interno del cilindro. calore che ripristina il fluido evolvente nello stato iniziale.

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Poiché viene eseguito su un sistema chiuso, l’eq. del 1 principio della

CICLO OTTO termodinamica diventa: .

Utilizzato nei motori benzina ad accensione comandata. Inoltre non scambia lavoro durante le due trasformazioni di scambio

termico, poiché esse avvengono a volume specifico costante, quindi:

RENDIMENTO DEL CICLO OTTO

Tenendo presente che le trasformazioni 1-2 e 3-4 sono isentropiche e

Nei motori a 2 tempi, le 4 fasi sopra descritte si compiono in due sole che, inoltre, risulta e , si ottiene:

corse del pistone, quella di compressione e quella di aspirazione.

Il ciclo Otto ideale ad aria standard consiste in 4 trasformazioni

internamente reversibili: Sostituendo nell’equazione del rendimento troviamo:

1. Compressione isoentropica.

2. Somministrazione di calore a

volume specifico costante.

3. Espansione isoentropica.

4. Sottrazione di calore a volume

specifico costante. Formulario di Fisica Tecnica – Matteo Guarnerio 10

CICLO DIESEL RENDIMENTO DEL CICLO DIESEL

E’ il ciclo ideale dei motori alternativi ad accensione spontanea.

E’ costituito da 4 trasformazioni, le quali differiscono dal ciclo Otto

soltanto per il secondo punto: Tenendo conto che per un gas perfetto le trasformazioni isoentropiche

1. Compressione isoentropica. come la 1-2 e la 3-4, sono politropiche di esponente , il rendimento

2. Somministrazione di calore a termico si riduce all’espressione:

pressione costante.

3. Espansione isoentropica.

4. Sottrazione di calore a volume

specifico costante. A parità di rapporto volumetrico di compressione , risulta:

Definiamo il rapporto volumetrico di

introduzione come il rapporto tra i

volumi del cilindro alla fine e all’inizio del

processo di somministrazione di calore: