ciclo di Carnot

Come usare questa applet

quest'applet mostra i processi termodinamici che permettono il funzionamento di una macchina termica che sfrutti il ciclo di Carnot;
nell'applet sono mostrati:
- le coordinate del punto di esame sul piano (P,V); prima dell'avvio dell'animazione queste varieranno al variare della posizione del mouse, durante l'animazione invece varieranno al procedere delle trasformazioni;
- il valore del rapporto Cp/Cv, ovvero il valore del rapporto tra calore specifico a pressione costante e calore specifico a volume costante; questo valore è impostabile liberamente dall'utente, a patto di inserire un valore maggiore di 1 (ricordarsi di premere "invio" dopo aver inserito il proprio valore!);
- il pulsante "Reset" per ripristinare in ogni momento le condizioni iniziali;
- il pulsante "Start" per far partire l'animazione;
durante l'animazione, inoltre, verranno mostrati:
- il rendimento del ciclo in esecuzione (e=...), in alto a destra del piano (P,V);
- la trasformazione lungo la quale sta avvenendo il processo ("isothermal T1" per la compressione isoterma; "isotermal T2" per l'espansione isoterma; "adiabatic" per la compressione o espansione adiabatica); il tipo di trasformazione, inoltre, può anche essere desunto dal colore del pistone, secondo la seguente legenda:
  - pistone rosso: spostamento lungo l'isoterma a temperatura maggiore (T2);
  - pistone verde: spostamento lungo l'isoterma a temperatura minore (T1);
  - pistone blu: spostamento lungo una trasformazione adiabatica;
- la proporzionalità dello scambio di calore lungo le isoterme, rappresentata dalla lunghezza della barra rossa che compare entro la regione del gas durante le trasformazioni isoterme;
- la differente temperatura del gas contenuto nella camera, rappresentata dalla diversa colorazione che assume lo spazio entro la camera dove è contenuto il gas: arancione per la temperatura maggiore e verde per la temperatura minore;
per far partire l'animazione:
- impostare anzitutto il punto di partenza della compressione adiabatica nel piano (P,V); per far questo posizionate il mouse nel punto voluto del piano (P,V) e fate un click col pulsante sinistro; la conferma della selezione del punto consiste nella comparsa di un punto rosso con la scritta "T1";
- impostare, sempre nel piano (P,V), il punto di partenza della compressione isoterma; la conferma della selezione, in questo caso, verrà notificata dal fatto che muovendo il mouse nel piano (P,V) non si avrà più variazione degli altri parametri; dopo la partenza dell'animazione comparirà in corrispondenza la scritta rossa "T2";
- ...premere il pulsante "Start"!

Concetti matematici e fisici richiesti

secondo principio della termodinamica;
ciclo di Carnot;
piano di Clayperon;
trasformazioni termodinamiche;
calore specifico;

Esercizi proposti

Come mai la barra rossa compare solo durante le trasformazioni isoterme e non durante quelle adiabatiche ?
Durante l'impostazione dei parametri iniziali (prima dell'animazione) compaiono delle figure chiuse disegnate in blu; cosa rappresentano ?
Sempre durante l'impostazione dei parametri, compaiono anche delle linee rosse: cosa rappresentano ?
Cosa rappresentano le linee bianche del piano (P,V) ?

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