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Titolo: domanda sciocchina sulle pompe di calore

 
Sarebbe possibile costruire una pompa di calore (o anche un 
frigorifero), senza necessariamente sfruttare passaggi di 
stato fisico ?
 
Io penserei di sì, anche se non so stimare il rendimento.
 
Chiaramente visto che i calori specifici sono molto 
inferiori ai calori latenti (penso in generale, ma 
segnatamente per i fluidi usati), una eventuale pompa di 
calore perennemente con fluido a stato aeriforme dovrebbe 
fare molti più cicli per spostare le stesse calorie.
 
Se però è impossibile, mi spieghereste perché ?
 
Se qualcuno se la sente, eventualmente potrebbe anche 
tentare di analizzare le condizioni operative, in 
particolare rispetto all'effetto di (mi pare, ora non posso 
controllare, ho tutta la memoria a tappo ...) Joule-Thomson, 
che cmq nella sostanza consiste nel fatto che i gas (alcuni 
? tutti ? boh) presentano una temperatura soglia e una 
pressione soglia (forse una sola di esse, non me lo ricordo 
bene appunto) tale che sotto/sopra la soglia, espandendosi 
si raffreddano oppure si riscaldano.
 
Nella stragrande parte dei casi espandendosi i gas si 
raffreddano, ma in certe condizioni si autoscaldano. A naso 
penserei a pressioni molto elevate tali che prevalga un 
potenziale repulsivo nel gas, però me lo ricordo confusamente.
 
Cmq, da una macchina termodinamica a fase puramente gassosa 
come questa, si potrebbe ricavare un COP > 1 come per le 
pompe di calore normali ? Non dico MOLTO maggiore, è solo 
per capire se possano cmq spostare più calore di quanta 
elettricità consumerebbero.
 
P.S. non ci avevo pensato mentre iniziavo a scrivere la 
domanda ... ma ora però mi viene in mente un'idea, non è che 
questa macchina sarebbe un motore Stirling che funziona al 
contrario ?
Invece che spostare calore tra due sorgenti lungo il 
gradiente spontaneo, e produrre energia meccanica, userebbe 
energia meccanica per spostare calore CONTRO gradiente. Lo 
Stirling lavora tutto in fase gas in effetti
È vera questa idea ? Sarebbe possibile spostare più calore 
dell'energia meccanica consumata ?
 
P.P.S. è mai stato pensato uno stirling che includa 
transizioni di fase ? La macchina a vapore non sono sicuro 
che si possa considerare tale, non so se sia esattamente a 
ciclo chiuso o debba di tanto in tanto spillare del vapore 
in modo irreversibile, ma forse è solo perché non disponde 
di un condensatore abbastanza potente da recuperare sempre 
interamente il vapore a qualsiasi di regime di potenza 
richiesta.
 
 
 
-- 
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
Soviet_Mario - (aka Gatto_Vizzato)

 
 
Rispondo solo a questa parte del messaggio, lascio il resto a eventuali altri.
 
 
 
 
Ho l'impressione che in generale l'insegnamento della termodinamica nelle università italiane sia fatto in maniera troppo affrettata. Ovviamente l'impressione è basata su esperienze personali, cito una tesista dell'università di Trieste (che ha poi fatto il dottorato alla SISSA) che mi aveva detto "nessuno conosce la termodinamica perché non è un argomento di ricerca" (io avevo detto "nessuno conosce la termodinamica"). La mia impressione viscerale---può darsi sbagliata---è che almeno qualche volta sia insegnata in maniera orrenda ;-)
 
Fatta questa considerazione: tutti i cicli reversibili (ciclo = (stato finale = stato iniziale)) in cui
- il sistema passa per due temperature diverse, scambiando ad entrambe lavoro con calore
- nelle temperature intermedie fra le due, il sistema non scambia calore con l'esterno
 
portano 
- o al trasferimento di calore dal corpo più freddo al corpo più caldo, con aggiunta di lavoro, 
- oppure al trasferimento di calore dal corpo più caldo a quello più freddo, con lavoro che si rende disponibile
 
 
a seconda del verso di percorrenza del ciclo. Se si sottrae calore per ottenere lavoro a bassa temperatura, allora lo si può riversare nell'ambiente ad alta temperatura usando il lavoro che si è ottenuto ed aggiungendone altro ... e nell'altro verso, al contrario.
 
 
Nei "cambiamenti di stato" la coordinata termodinamica "composizione" funziona uguale alla coordinata termodinamica "volume" per i gas, i.e. è un parametro reversibile che si può usare per immettere energia nel sistema o estrarla.
 
 
Ci sono dei dettagli che mi sfuggono, forse importanti (non la ho ancora imparata bene, la termodinamica, e i delta G non li maneggio con sicurezza) ma l'idea è buona :-)

 Ci sono dei dettagli che mi sfuggono, forse importanti (non la ho ancora imparata bene, la termodinamica, e i delta G non li maneggio con sicurezza) ma l'idea è buona :-)
 
quale idea ?
Che poi il mio dubbio era solo teorico. Immaginavo che una 
macchina puramente a gas, senza vaporizzazioni e 
condensazioni, dovesse avere rendimenti peggiori ... ma 
forse non è vero, e in fondo l'unica variabile non 
aggirabile è l'entità del salto termico che interessa 
ottenere (ossia i vincoli di Carnot). Boh ...


JTS ha scritto:
 > Ho l'impressione che in generale l'insegnamento della termodinamica
 > nelle università italiane sia fatto in maniera troppo affrettata.
 > ...
 > La mia impressione viscerale---può darsi sbagliata---è che almeno
 > qualche volta sia insegnata in maniera orrenda ;-)
Concordo e aggiungo una causa/spiegazione diversa.
Faccio risalire la colpa a Fermi.
Molta della didattica italiana si è ispirata al suo corso, che ha non
pochi difetti.
Il principale secondo me è di basare tutto sulle macchine termiche:
quella che io chiamo la termodinamica degli ingegneri.
Altra causa: aver ristretto l'ins. della TD al primo anno, come se
fosse un argomento elementare, da sbrigare alla svelta e via.
 
C'è poi una cosa che forse ormai pochi sanno: molti anni fa, grazie al
rappresentante dei fisici nel CUN, venne deciso che la termodinamica
(e la spettroscopia) dovesero appartenere al settore disciplinare
"chimica".
Di conseguenza un fisico non può insegnare corsi che abbiano nel
titolo le parole "termodinamica" o "spettroscopia".
 
 > Fatta questa considerazione: tutti i cicli reversibili (ciclo =
 > (stato finale = stato iniziale)) in cui - il sistema passa per due
 > temperature diverse, scambiando ad entrambe lavoro con calore -
 > nelle temperature intermedie fra le due, il sistema non scambia
 > calore con l'esterno
In poche parole, quello che definisci si chiama "ciclo di Carnot" e il
teorema di Carnot assicura che un ciclo così fatto, comunque sia
realizzato in pratica, ha sempre lo stesso rendimento:
Q1/Q2 = T1/T2.
 
Di conseguensa la risposta alla domanda di Soviet è che le sole
differenze di rendimnento possono derivare dall'irreversibilità del
ciclo o dalla non esatta corrispondenza allo schema teorico: due
isoterme e due adiabatiche.
Non so dire se ci siano in questo differenze tra cicli realizzati col
fluido sempre in fase gassosa e cicli in cui avvengono transizioni di
fase.
Su questo ci si dovrebbe concentrare.
-- 
Elio Fabri

 
 
Oltre al salto termico direi anche la variazione di entalpia, molto più alta, di solito, in una transazione di fase; di conseguenza è maggiore l'entità dell'energia termica scambiata in ogni ciclo.
 
--
Wakinian Tanka 

 > 
 
Non lo sapevo. Ma questo è veramente vergognoso! Quando è successo, circa? A causa di cosa? La termodinamica è talmente complessa che anche un fisico deve studiarla con cura prima di insegnarla, figurarsi un chimico!
 
 
 
 
 
Molti anni fa, al corso di laurea in Chimica (avevo già frequentato Fisica) , corso di Chimica Fisica, discussi a lezione con l'insegnante che aveva scritto qualcosa (purtroppo non ricordo  bene) del tipo: dQ = CvdP + CpdT che sarebbe stata vera *sempre*. Ero molto arrabbiato (all'epoca la fisica l'avevo molto più presente) e i colleghi non capivano il perché di quella discussione. In un incontro privato con l'insegnante spiegai meglio le mie ragioni e l'insegnante candidamente replicò che aveva scritto così a lezione perché quella equazione risultava scritta in quel modo in un testo di un autore italiano (non voglio dire quale) ...
 
Questo per dare l'idea di quanto la termodinamica sia difficile anche per un insegnante *di Chimica Fisica*!

 Wakinian Tanka


Il 23/10/21 14:21, Alberto Rasà ha scritto:

io però non generalizzerei ...
Anche gli ingegneri (specialmente chimici ed "energetici") a 
Fisica Tecnica credo ne facciano parecchia.
 
L'idea della spartizione in sé, concordo, mi pare un 
concetto abominevole e perverso, perché chiunque sappia bene 
un dato argomento, dovrebbe poterlo insegnare a prescindere 
dalla denominazione a grana grossa del suo titolo di studio 
(bisogna andare a vedere imho in primis gli esami sostenuti 
nei piani di studio, e poi ovviamente il curricolo 
posteriore, se hai prodotto lavori nel ramo etc).
Per inciso non mi starebbe bene nemmeno una spartizione al 
contrario, assegnata ai soli fisici.
 
Non solo esistono sicuramente anche Chimici fisici in gamba, 
ma soprattutto spesso in un esame dal medesimo ipotetico 
titolo, inserito in corsi di studi diversi, talvolta 
l'approccio viene specializzato ed adattato al corso stesso 
(e questo generalmente lo fa meglio un interno che sa dove 
andrà ad avere ricadute l'esame dato : in particolare questo 
è vero per gli esami di base che non sono applicativi in sé, 
ma risultano fondamento di quelli specialistici-applicativi).
 
Quindi è più che possibile (= auspicabile) che la 
termodinamica insegnata AD un fisico / chimico / ingegnere, 
possa essere svolta in modi più o meno adattati alle necessità.
 
Non sto dicendo che un Fisico (professore a chimica, come 
pure a un Chimico professore a fisica) non saprebbe 
adattarla, ma che di sicuro gli verrebbe meno facile 
conoscendo meno le ricadute.
 
Cmq amen, siamo il paese del manuale Cencelli, tutto va 
spartito, e a ogni livello, come i Frattali.


 quale idea ? 
 
L'idea che il calore si trasformi in lavoro secondo una regola universale.

> un chimico!
 
Attenzione. La frase di Elio riguarda il mondo delle regole astratte. Ma 
l'Università è uno strano mondo in cui si riescono a mettere in piedi un 
numero sterminato di regole per poi violarle :-(
 
Qui da noi gli studenti del I anno di fisica hanno un corso di 
Fluidodinamica e termodinamica (II sempestre) tenuto da un fisico.
 
Il problema resta piuttosto l'etichettatura rigida dai docenti sui 
cosiddetti Settori Scientifico Disciplinari (SSD) che rappresntano vere 
"corporazioni" che riflettono poco le competenze scientifiche delle persone.
 
Per tradizione ottocentesca, le fisiche di base introduttive sono 
considerate appannaggio dei SSD più sperimentali. Oggi è un vero 
controsenso: da un lato la tradizione delle 
lezioni-con-dimostrazione-pratica è ridotta a pochi casi sporadici. 
Dall'altro le competenze, anche in ambito di ricerca, di molti argomenti 
di fisica classica sono spesso altrove.
 
Ma guai a proporre modifiche: i SSD servono come "territori di caccia" 
per la attribuzione di posti di ruolo che nessuno vuole vedere ridurre.
 
Il risultato è che in altri paesi si riesce più facilmente che in Italia 
a mettere la persona giusta sulla posizione giusta. Nota bene che questo 
è un discorso che astrae completamente dagli episodi patologici di mala 
università. E ha dei punti di contatto con quello che accade nella 
Scuola con le Classi di Concorso.
 
Ad ogni modo in un corso di laurea in Fisica ci sono occasioni di 
riprendere la termodinamica da un punto di vista più avanzato dei corsi 
introduttivi. Giusto per  autocitarmi, in questo semestre ho un corso su 
Transizioni di fase e fenomeni critici che contiene una seconda 
rivisitazione della termodinamica a livello di laurea magistrale. Niente 
macchine termiche.
 
 
Giorgio

 
 
L'autonomia universitaria dovrebbe essere la facoltà di ogni università (e di ogni corso di laurea) di organizzarsi come ritiene meglio :-)

 
 
 
-- 
 
 
ciao
Massimo 
 
¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤¤
la password e' pippo
 
 
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Notevole che uno che si creda di aver qualcosa da dire di fisica non sappia nemmeno leggere una semplice frase in italiano!
Nel libro che hai citato sta scritto:
 
<<In fisica, il concetto di intervalli di tempo
DERIVA 
dal concetto intuitivo di tempi come sequenza di diversi ststi mentali".
[...] 
Fortunatamente, per quello che serve in fisica, la cosa più importante è misurare il tempo, 
PIU' CHE DEFINIRLO IN MODO PIU' O MENO FILOSOFICO. 
[il maiuscolo è mio, per chi non sa bene l'italiano] 
 
Coerentemente con li schema generale di definizione operativa di qualunque grandezza fisica, occorre stabilire prima di tutto un /criterio di confronto/ tra intervalli di tempo... >>
 
Prosegue poi una pagina intera a definire il tempo. 
 
Tutt'altra cosa dalla stupidaggine colossale che hai scritto. 
 
Sei pregato di NON FARE disinformazione. 
 
--
Wakinian Tanka 


 
 
Adesso ricordo meglio: scrisse che dQ (probabilmente lo aveva scritto giustamente barrato in quanto non differenziale esatto) era pari a CdT + CpdT; aveva dedotto che, poiché nei testi (ed in quello citato pure) sta scritto che, a V costante, dQ = CvdT e, a p costante, dQ = CpdT, per una trasformazione qualunque si potesse fare la somma!
:-) 
Questo probabilmente perché uno non sa nemmeno cosa sia Analisi 2...
 
--
Wakinian Tanka

 
 
 


 dal concetto intuitivo di tempi... 
 
"tempo" 
 
ecc. 
Mi scuso per gli errori di battitura. 
 
--
Wakinian Tanka 

 Wakinian Tanka 


 Ma non so se questo e' proprio un male.
 
Mah. I settori disciplinari sono un' invenzione moderna del sistema 
italiano. In sé non sono né un bene né un male. Il male è utilizzarli 
per troppe cose diverse, e in particolare per decidere troppo in 
dettaglio i confini tra discipline. E' un modo per ingessare una realtà 
in evoluzione dove molte cose che si reputa assodate non lo sono per nulla.
 
Giorgio

 in evoluzione dove molte cose che si reputa assodate non lo sono per nulla.
 
Sono d'accordo. In fondo la realta' ha sia la caratteristica di
 essere ovvia ma anche complessa.



E' il contrario: io ho riportato *l'esatta frase* scritta su quel libro (perché ce l'ho. Spiacente, t'è andata male). 
Invito chiunque a verificare. 
Tu invece hai riportato.... che cosa? 
Ah, si: solo "la tua idea di quello che c'è scritto". 
L'arroganza pertanto è solo tua. 
Saluti. 
 
--
Wakinian Tanka