Trasformazione ciclica

Una trasformazione ciclica di un sistema fisico è un processo fisico nel quale lo stato finale del sistema coincide con lo stato iniziale, cioè nel diagramma è un'area chiusa quella tracciata dai processi.

Esempio di trasformazione ciclica nel piano di Clapeyron: isotermica (A-B), isocora (B-C), isobarica (D-C), isocora (D-A).

Cicli termodinamici

Lo stesso argomento in dettaglio: Ciclo termodinamico.

La trasformazione ciclica in termodinamica prende il nome di ciclo termodinamico: una successione di processi termodinamici nella quale il sistema torna al suo stato iniziale. In tale caso la coincidenza fra stato iniziale e stato finale non si ottiene con una singola trasformazione, ma con un insieme di due o più trasformazioni, nelle quali un fluido evolvente scambia energia termica e lavoro meccanico con l'esterno.

L'energia interna ${\displaystyle U}$ di un sistema termodinamico è una funzione di stato. Poiché in un qualsiasi ciclo termodinamico lo stato iniziale coincide con quello finale, al termine della trasformazione la variazione di energia interna ${\displaystyle \Delta U}$ del sistema risulterà nulla. Come conseguenza del primo principio della termodinamica si ha quindi:

${\displaystyle \Delta U=Q-W=0\,,}$

dove ${\displaystyle Q}$ è il calore scambiato dal sistema, mentre ${\displaystyle W}$ è il lavoro compiuto dal sistema durante il ciclo. Dalla suddetta relazione ne deriva l'uguaglianza:

${\displaystyle Q=W\,.}$

Per questo motivo, al termine di un qualsiasi ciclo termodinamico, il calore assorbito è uguale al lavoro compiuto dal sistema.

Il fenomeno dell'isteresi

Lo stesso argomento in dettaglio: Isteresi.

L'isteresi è un fenomeno fisico che esclude la ciclicità di una trasformazione: in pratica, in molti sistemi reali le trasformazioni cicliche sono impedite da effetti dissipativi, che provocano delle modificazioni irreversibili nella materia, per cui è impossibile ritornare allo stato iniziale dopo che il sistema sia stato modificato.

Bibliografia

• (EN) J. M. Smith, H.C.Van Ness; M. M. Abbot, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 6ª ed., McGraw-Hill, 2000, ISBN 0-07-240296-2.
• K. G. Denbigh, I principi dell'equilibrio chimico, Milano, Casa Editrice Ambrosiana, 1971, ISBN 88-408-0099-9.

Voci correlate

• Ciclo termodinamico
• Macchina ciclica
• Trasformazione adiabatica
• Trasformazione isobarica
• Trasformazione isocora
• Trasformazione isotermica
• Trasformazione politropica
• Trasformazione quasistatica

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