(wrong string) � principio termodinamica

From: Bruno Cocciaro <b.cocciaro_at_comeg.it>
Date: Fri, 4 Mar 2005 14:10:04 +0100

"Aleph" <nospam_at_no_spam.com> wrote in message
news:d09ee0$l0m$1_at_news.newsland.it...
> Bruno Cocciaro ha scritto:

> > In sostanza, alla fine del ciclo, ci ritroviamo con un lavoro L che e'
stato
> > prodotto a scapito della sorgente S (unica sorgente che ha ceduto
energia,
> > non ce ne e' anche un'altra piu' fredda che si e' presa una parte
> > dell'energia che ha ceduto S).
> > La violazione del secondo principio e' palese.
> ...
>
> No, niente affatto.
> Pur ammettendo senza concederlo, ma su questo ci torno dopo, che un
> sistema basato su una termocoppia riesca effettivamente a trasformare
> calore in lavoro nelle condizioni che hai menzionato, si d� il caso che il
> passaggio della corrente nel conduttore genererebbe per effetto Joule del
> calore, che verrebbe rilasciato all'ambiente esterno e ci� consente di
> affermare con sicurezza che il secondo principio rimarrebbe comunque
> inviolato.

Questa e' una questione tecnica. In tutte le macchine reali si pone un
problema analogo. Per le macchine ideali si suppone che l'interazione si
abbia fra due sorgenti, una calda e una fredda, e per le macchine ideali
vale il secondo principio.
Cioe', pur immaginando di risolvere tutte le questioni techiche (cioe'
immaginando di risolvere tutte le questioni legate ad esempio all'effetto
Joule nei conduttori, in sostanza immaginando che il calore sottratto al gas
caldo in basso si trasformi tutto in lavoro+calore ceduto al gas freddo in
alto (e niente in riscaldamento dei fili)), deve essere vero che non e'
possibile produrre lavoro a scapito di una sola sorgente.
La macchina ideale che descrivevo nel mio precedente post fa esattamente
questo, produce lavoro a scapito della sorgente S e tutto il calore ceduto
da S si traforma in lavoro (in quanto si considera ideale la macchina, cioe'
si considera che non esistano dissipazioni per effetto Joule).

> In realt� per� � proprio il meccanismo di generazione di lavoro basato
> sulla termocoppia a non stare assolutamente in piedi nel caso sotto esame.

Non e' certo necessaria la termocoppia. Avendo a disposizione un gas a
temperatua T1 e uno a temperatura T2 con T2<T1 (eventualmente anche lo
stesso gas che sia sotto a T1 e sopra a T2) e' certo che puoi sfruttare la
differenza di temperatura per costruire una macchina termica che avra' un
rendimento certamente minore di (T1-T2)/T1, ma altrettanto certamente
maggiore di 0, cioe' sara' possibile generare lavoro (a scapito della
"sorgente" calda, con conseguente riscaldamento della sorgente fredda).

> Per dimostrarlo si immagini un cilindro alto un metro, isolato
> adiabaticamente e riempito di radiazione di corpo nero sulla superficie di
> una nana nera freddissima (cos� non ci brucia il cilindro), caratterizzata
> da un campo gravitazionale superficiale pari all'incirca a 100.000 volte
> quello terrestre. Ebbene � immediato verificare che, per effetto del forte
> campo gravitazionale, i fotoni che stanno in alto avrebbero fequenze ed
> energie medie pi� basse di quelli che stazionano alla base del cilindro.

Perfetto, pensare ai fotoni e' un bellissimo modo per immaginare una maniera
di utilizzare le scale temporali per aggirare l'ostacolo, come dicevo alla
fine del mio precedente post. Naturalmente dovremo immaginare che i fotoni,
oltre a non interagire fra di loro (come e' nella realta'), non
interagiscano nemmeno con le pareti (come non e' nella realta') per
considerare isolato il nostro cilindro.
In questo caso (cioe' nell'ipotesi di interazioni fotoni-contenitore
trascurabili), l'intervallo di tempo tipico per la "termalizzazione" e'
infinito, cosi' sara' sempre vero che i fotoni in alto hanno meno energia
dei fotoni in basso.
Il problema pero' sopraggiunge nel momento in cui si vorrebbe sfruttare tale
differenza di "temperatura" (cioe' di energia media delle particelle (i
fotoni)) per far funzionare una macchina termica. E' vero che inizialmente
la macchina potrebbe funzionare, producendo lavoro, pero' nel produrre
lavoro sottrarrebbe energia ai fotoni piu' energetici cedendola a quelli
meno energetici. Cioe' i fotoni potranno anche non interagire con nulla
(cosi' quelli in basso saranno piu' energetici di quelli in alto) ma se
vogliamo costruire una macchina termica allora i fotoni in qualche modo
dovranno interagire con i componenti la macchina e tale interazione
(inevitabile) causera' la "termalizzazione".
Mi pare che la risposta di Giorgio Pastore sia sostanzialmente analoga a
quella riportata sopra.

> Saluti,
> Aleph

Ciao.
-- 
Bruno Cocciaro
--- Li portammo sull'orlo del baratro e ordinammo loro di volare.
--- Resistevano. Volate, dicemmo. Continuavano a opporre resistenza.
--- Li spingemmo oltre il bordo. E volarono. (G. Apollinaire)
Received on Fri Mar 04 2005 - 14:10:04 CET

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