# Termodinamica classica/Macchine termiche e frigoriferi

Termodinamica classica
Copertina Tutti i moduli · Sviluppo
Continuazione della meccanica e primo principio
* Introduzione al corsoTermodinamica classica/Introduzione al corso
* Sistemi termodinamici e trasformazioni reversibili o quasi staticheTermodinamica classica/Sistemi termodinamici e trasformazioni reversibili o quasi statiche
* Equazioni di stato di sistemi termodinamiciTermodinamica classica/Equazioni di stato di sistemi termodinamici
* Definizione operativa di temperaturaTermodinamica classica/Definizione operativa di temperatura
* Leggi dei gas e equazione di stato dei gas perfettiTermodinamica classica/Leggi dei gas e equazione di stato dei gas perfetti
* Lavoro termodinamicoTermodinamica classica/Lavoro termodinamico
* Prima esperienza di Joule e primo principio della termodinamicaTermodinamica classica/Prima esperienza di Joule e primo principio della termodinamica
* Seconda esperienza di JouleTermodinamica classica/Seconda esperienza di Joule
Trasporto di calore ed energia interna
* Processi di trasportoTermodinamica classica/Processi di trasporto
* Legge di FourierTermodinamica classica/Legge di Fourier
* Trasformazione adiabaticaTermodinamica classica/Trasformazione adiabatica
* Transizioni e diagrammi di faseTermodinamica classica/Transizioni e diagrammi di fase
* Termometro a gasTermodinamica classica/Termometro a gas
* Legge di Van der WaalsTermodinamica classica/Legge di Van der Waals
* Studio microscopico dell'energia internaTermodinamica classica/Studio microscopico dell'energia interna
* Distribuzione di MaxwellTermodinamica classica/Distribuzione di Maxwell
Cicli termodinamici e secondo principio
* Cicli termodinamiciTermodinamica classica/Cicli termodinamici
* Macchine termiche e frigoriferiTermodinamica classica/Macchine termiche e frigoriferi
* Secondo principio della termodinamicaTermodinamica classica/Secondo principio della termodinamica
* Teorema di CarnotTermodinamica classica/Teorema di Carnot
* Integrale di Clausius e definizione di entropiaTermodinamica classica/Integrale di Clausius e definizione di entropia
* Equazione di Clausius-ClapeyronTermodinamica classica/Equazione di Clausius-Clapeyron
* Macrostati, microstati, entropia in funzione dei microstatiTermodinamica classica/Macrostati, microstati, entropia in funzione dei microstati
* Funzioni termodinamiche e relazioni di MaxwellTermodinamica classica/Funzioni termodinamiche e relazioni di Maxwell
Modifica il sommario
Abbiamo visto come ha poco senso parlare di rendimento per macchine termiche con lavoro totale negativo; tuttavia, esistono numerosi cicli termodinamici il cui lavoro totale è negativo. Normalmente basta prendere qualsiasi ciclo reversibile con lavoro positivo e invertirlo per ottenere un altro ciclo reversibile con lavoro in modulo uguale a quello di prima, ma negativo. In questi casi non parleremo più di macchine termiche, perché il ciclo non compie lavoro (bensì lo subisce), ma parleremo più propriamente di macchine frigorifere o pompe di calore. La differenza tra le due, dal lato teorico, è ininfluente, ma dal lato costruttivo no: infatti un frigorifero serve a raffreddare un ambiente, mentre una pompa di calore a riscaldarlo. Tuttavia, il loro funzionamento è identico.
Partiamo subito col dire che è errato affermare che un frigorifero è una macchina termica a lavoro negativo. Questo è vero, ma è una conseguenza: la caratteristica delle macchine frigorifere (o pompe di calore) è, infatti, quella di assorbire calore da una sorgente fredda per poi cederlo a una sorgente calda. Nel caso dei frigoriferi, si assorbe calore dall'interno della macchina cedendolo all'esterno, mentre le pompe di calore (come i condizionatori) assorbono calore dall'esterno (freddo) cedendolo all'interno (caldo). Per questi due tipi di macchine, il rendimento $\eta$ risulterebbe sempre negativo per via del lavoro subito. Per questo si definisce il coefficiente di prestazione, meglio conosciuto come ${\text{COP}}$.
${\begin{aligned}&{\text{COP}}_{\text{frigo}}={\frac {|Q_{\text{ass}}|}{|L_{\text{tot}}|}}\\&{\text{COP}}_{\text{pompa}}={\frac {|Q_{\text{ced}}|}{|L_{\text{tot}}|}}\end{aligned}}$
Poiché sappiamo che $|L|=|Q_{\text{ass}}|-|Q_{\text{ced}}|$ da cui $|Q_{\text{ced}}|=|Q_{\text{ass}}|+|L|$, abbiamo anche la relazione:
${\text{COP}}_{\text{pompa}}={\frac {|Q_{\text{ced}}|}{|L_{\text{tot}}|}}={\frac {|Q_{\text{ass}}|}{|L_{\text{tot}}|}}+1={\text{COP}}_{\text{frigo}}+1$

## Frigorifero di Carnot

Consideriamo ora il frigorifero di Carnot, ovvero il ciclo di Carnot invertito. Per questa macchina, il ${\text{COP}}_{\text{frigo}}$ ha un'espressione tipica:
${\text{COP}}_{\text{frigo}}={\frac {|Q_{\text{ass}}|}{|L_{\text{tot}}|}}={\frac {|Q_{\text{ass}}|}{|Q_{\text{ass}}|-|Q_{\text{ced}}|}}={\frac {1}{{\frac {|Q_{\text{ass}}|}{|Q_{\text{ass}}|}}-1}}={\frac {1}{{\frac {|Q_{f}|}{|Q_{c}|}}-1}}={\frac {1}{{\frac {T_{f}}{T_{c}}}-1}}={\frac {T_{f}}{T_{c}-T_{f}}}$