Page 179 - Capire la Fisica

(ii) Quando un sistema assorbe calore da una sorgente termica, la sua entropia au-
menta.

Questa affermazione è sempre vera ed è conseguenza della equazione ∆Ssis ≥ .

(iii) Quando un sistema cede calore ad una sorgente termica, la sua entropia diminui-

sce. Non necessariamente. Infatti, in base alla ∆Ssis ≥ , la variazione di entropia del

sistema non può essere inferiore a —|Q|/T, ma potrebbe tranquillamente essere po-
sitiva.

Esercizio 13: Una macchina frigorifera compie 4 cicli al secondo assorbendo una po-

tenza P = 1.2 kW.

Essa funziona in modo irreversibile, scambiando calore con due sorgenti alle tempera-
ture T1 = 300 K e T2 = 250 K.

Sapendo che in ogni ciclo si ha una variazione di entropia ∆S = 0.4 J/K, si determini il
tempo necessario per sottrarre alla sorgente fredda una quantità di calore Q = 250 kJ.

Soluzione: Siano Q2 e Q1 i calori assorbito e ceduto, in un ciclo, dal fluido frigorifero con
le sorgenti a temperatura T2 e T1, rispettivamente.

Ricordando l’espressione della variazione di entropia di una sorgente termica e te-
nendo conto che, dopo un ciclo, il fluido frigorifero ritorna nel suo stato di equilibrio
iniziale e dunque la sua variazione di entropia è nulla, la variazione di entropia dell’Uni-

verso varrà:

Il lavoro speso in un ciclo frigorifero vale inoltre ℒ = P/N, essendo N il numero di cicli
nell’unita di tempo compiuti dal frigorifero.

Dal primo principio della termodinamica si ha:

Dai dati del problema, le due precedenti equazioni contengono come incognite le

quantità di calore Q1 e Q2, e possono essere perciò risolte per tali variabili.

In particolare, si ottiene per il calore Q2 assorbito dalla sorgente fredda in un ciclo
l’espressione seguente:

Per sottrarre la quantità di calore Q alla sorgente fredda, occorrerà infine un tempo:

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