Teorema di Carnot (termodinamica)
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In termodinamica, il Teorema di Carnot, è un principio che impone un limite all'efficienza massima di una macchina, che dipende esclusivamente dalla differenza tra la temperatura delle sorgenti calda e fredda.
Il teorema di Carnot afferma che non è possibile realizzare una macchina termica operante tra due sorgenti che abbia un rendimento maggiore di quello della macchina di Carnot operante tra le stesse sorgenti.
Il teorema fu un passo essenziale per arrivare alla formulazione del secondo principio della termodinamica. Durante una trasformazione di energia termica in energia meccanica, l'efficienza termica (rendimento) del motore è la percentuale di energia che viene trasformata in lavoro. L'efficienza termica è definita come:
dove:
- Lout è il lavoro in uscita dal sistema (lavoro prodotto),
- Qin è il calore in entrata nel sistema (calore richiesto).
Carnot dimostrò che la massima efficienza possibile di un qualsiasi motore ha un limite definito da η:
dove:
- ΔL è il lavoro fornito dal sistema (energia esistente nel sistema sotto forma di lavoro),
- ΔQ1 è il calore in ingresso nel sistema (energia termica entrante nel sistema),
- T2 è la temperetura assoluta del serbatoio più freddo, e
- T1 è la temperatura del serbatoio più caldo.
Il teorema di Carnot impone una limitazione essenziale nella resa di un motore termico ciclico: il motore può estrarre solo una certa porzione di energia meccanica dal calore del fluido. La quantità massima estraibile si realizza con il motore termico di Carnot.
