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Hellblow.
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CITAZIONEspiegaci il secondo principio termodinamico rapportato al fenomeno Ranque ed ecco che alla fine magari se lo spieghi anch'io mi posso mettere in linea con Hellblow
Non è necessario, almeno in prima battuta credo, che quando si esprime un pensiero lo si faccia spiegando tutto quello che sta alla base di questo, è lecito però per chi ascolta questo pensiero chiedere spiegazioni, come fa il buon Armando. Quindi è mio dovere spiegare ciò che ho detto, e puntualizzare ove sia stato mal inteso.
Partiamo dal fatto che non mi riferivo al secondo principio, ma al terzo, ovvero:
IN UN SISTEMA DIMENSIONALMENTE FINITO OVE SI COMPIANO UN NUMERO N DI OPERAZIONI DOVE VE NE SIA ALMENO UNA IRREVERSIBILE NON E' POSSIBILE RAGGIUNGERE LO ZERO ASSOLUTO.
Sinceramente io a questo principio credo, per diversi motivi:
1) Ha sempre funzionato (oltre al fatto che se avessi detto il contrario il prof. di fisica mi avrebbe segato a vita agli esami)
2) E' INUTILE avere temperature inferiori allo zero.
Ma noi parlavamo dell'effetto Ranque, che pare ultimamente spiegare troppe cose...parliamone un po allora (per quanto ne sappia O.o cosi' ti spiego anche come ils econdo principio che TU hai citato centri con l'effetto citato.)
Il suddetto effetto dice:
Una massa di fluido messa in rapida rotazione tende ad assumere una struttura termica stratificata, con temperatura decrescente dall'esterno all'interno della stessa massa.
Fantastico vero? Si davvero interessante... val la pena approfondire. Il tizio scopri' l'effetto ed un tipico uso è il tubo Ranque - Hilsch mi pare di ricordare da fisica tecnica. In particolare in questo tubo una massa d'aria introdotta a pressione Pi si separava in un vortice creato dentro una camera e per effetto centrifugo sdi espandeva al centro, e si comprimeva all'esterno, generando cosi' un delta T dovuto proprio a questo LAVORO. Perchè ho scritto lavoro in maiuscolo? Perchè aimè l'effetto non è reversibile, e quindi non ha rendimento 1.
Ora sempre da quel che ricordo dalle lezioni dle buon vecchio Prof, usando la sua citazione:
"Se una cosa non è reversibile, allora perde...come voi quando bevete troppo e poi vi scappa..."
Lui ovviamente diceva per farci ridere...
Torniamo al nostro Vortice. Il suddetto tizio trovò una legge, detta prima legge di Hilsch ( o come diavolo si chiama perchè non ricordo bene il nome) che diceva:
La temperatura della massa d'aria in ingresso è uguale alla somma dei prodotti delle temperature dei due flussi, moltiplicati ciascuno per la quantità d'aria che forma il flusso stesso.
Ovvero in matematica:
Ti = Tc * (Vc/Vt) + Tf * (Vf/Vt)
Ti = Temperatura aria in ingresso
Tf = Temperatura aria fredda
Tc = Temperatura aria calda
Vc = Volume aria calda
Vf = Volume aria fredda
Vt = Volume aria in ingresso
Insomma qualcosa che dice che le cose stanno in un certo rapporto.
Bene, ed ora che ce ne facciamo di questa legge?
Intanto mi calcolo il rapporto fra le temperature, che sembra essere molto interessante. Ottengo...(per comodità pongo che X = Vc/Vt e quindi che 1-X = VF/Vt
Ti / Tc = X + ( 1 - X )*Tf
Ti/ Tf = X*Tc + ( 1 - X )
Belli questi rapporti, ma che ce ne facciamo? Per un attimo bestemmiamo facendo finta che il processo è reversibile (ovvero che esiste un modo tale da far uscire l'aria in ingresso alla temperatura in ingresso introducendo di nuovo le masse d'aria prelevate, anche qui occhio al lavoro) ed applichiamoci la seconda legge della termodinamica...insomma cerchiamo di pareggiare a zero l'entropia. Ho fatto due conti e confrontato con alcuni documenti che avevo riguardo proprio l'argomento esce sta roba qui (non me ne vogliano i matematici se chiamo roba un'equazione) se non sbaglio:
delta S = X*Cp * ln(Tc/Ti) + (1 - X) Cp * ln(Tc/Ti) + R ln (Pi/Pu)
delta S = Salto entropico, che per noi vale 0 perchè abbiamo detto (menzogna) che il sistema è reversibile.
Cp = costante che dipende dal gas, a pressione costante
Pi = pressione iniziale
Pf = pressione finale
Se quanto scritto sopra è corretto (condizione necesaria per ciò è che non abbia cannato i conti, ma non sufficiente
), allora dato che grazie ai nostri strumentini siamo in grado di misurare le pressioni iniziali e finali, allora possiamo determinarci i vari rapporti senza problemi.
Ora però è il momento di correggere quanto detto sulla reversibilità. Il processo sopra esposto non è, caro Amrando, Reversibile, ma anzi è mooolto irreversibile perchè purtroppo per far girare l'aria e quindi separare i flussi in caldo e freddo dobbiamo compiere lavoro, e vuoi o non vuoi a causa di perdite di calore, turbolenze nel tubo, e quanto vuoi ci metti, abbiamo una dissipazione del nostro lavoro che porta il rendimento del sistema a meno di 1. Se rendimento è minore di uno, allora c'e' entropia...e quindi delta S > 0. Caro Armando in soldoni vuol dire che quel rapporto di temperature che aabbiamo visto sopra è ottimale, ma non certo reale. Quello reale è mooolto più basso.
Ora ti chiederai...tutto questo cosa vuol dire? Intanto ti ho spiegato perchè entropia e effetto Ranque son legati. Poi....
Andiamo avanti.Ammetto che qui ho avuto qualche difficoltà, finchè mi son passate due equazioni per le mani. Un tizio di nome Alhborn pare che abbia fatto un bel modellino di quanto sopra esposto ed ha trovato che le temperature raggiungibili sono(scrivo solo la fredda che ci interessa quella):
Tf => Ti ( 1 - Y) ^ [(G-1)/G]
ove G = Cp / Cv e Y = (Pi - Po) / Pi
Poichè sinceramente non mi va di arrivare a questa relazione facendo conti, o di verificarne la validità, poichè l'ho trovata su diversi documenti, la prendiamo per buona che dici?
Ok, abbiamo capito quindi che questo effetto è irreversibile, e quindi dà luogo ad entropia. Ma allora dimmi una cosa, non pensi che la dimostrazione fatta da Nerst non valga anche qui? Vediamodi ricordarla.
Due contenitori isolati con l'esterno hanno certe quantità di calore Q1 e Q2. Fra questi una pompa di calore permette di tirar calore da una e passarlo all'altra. Siamo in condizioni di Adiabatica Reversibile, con cilco di Carnot, l'unica che ci consente di fare quel che ora espongo.
Per assurdo (e qui non parlo di farfalle ma di calore) ammettiamo che la macchina riesca a portare uno dei due contenitori ad isoterma inferiore a T=0. Qui accade qualcosa di strano, non vale più il secondo principio perchè abbiamo realizzato una macchina con rendimento superiore ad 1.
Quindi l'errore sta nel pensare che lo zero assoluto sia raggiungibile. Ora caro Armando, chi lavora con la Criogenia ha scoperto che man mano che ci si avvicina allo 0 serve sempre più potenza...sempre più....con una relazione mi par di ricordare quadratica. Non credo che i nostri 200 Volt scarsi possano dar luogo a quei fenomeni, tantomeno un fenomeno Irreversibile come l'effetto Ranque, cosa che abbiam visto sopra.
Poi venne un certo Planck (l'uomo, non la costante) ed osservando questa legge una mattina si svegliò e disse (forse non è andata cosi' ma per noi và bene):
Se in un corpo di materiale omogeneo e densità finita accade che la temperatura si approssima a zero, anche l'entropia lo farà.
Qui si parla di moto perpetuo per farla più materiale ragazzi. Se mi dite che nella cella avviene qualcosa per cui il plasma fa da catalizzatore e libera l'energia degli atomi allora ci sto...se mi dite che avviene il moto perpetuo, allora avrete da me solo...pernacchie
Scherzi a parte io non credo se non vedo, e se non vedo una macchina a moto perpetuo, credo nella termodinamica. Anche se non c'e' la teoria a spiegare cosa accade prometto che ci credo (mi piacerebbe davvero) ma finchè non la vedo funzionare senza trucchi, allora...spallucce.
Ciao e scusate il lungo intervento e gli eventuali errori. Attendo chge Armando si metta in linea con il mio pensiero (scherzo )
Edited by Hellblow - 15/10/2005, 23:58.
Divagazioni sulla reazione Iorio-Dattilo-Cirillo e la fusione fredda |