Rendimento dei cicli termodinamici — scheda

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In breve: Il rendimento misura quanta energia termica una macchina trasforma in lavoro utile. Più è alto, meno calore viene sprecato.

Cos'è un ciclo termodinamico

Una macchina termica riceve calore da una sorgente calda. Una parte di questo calore diventa lavoro meccanico utile. La parte restante viene ceduta a una sorgente fredda.

Questo passaggio si ripete sempre uguale. Per questo si chiama ciclo. Esempi sono il motore dell'auto e la centrale a vapore.

Come si calcola il rendimento

Il rendimento si indica con la lettera greca η (eta). Si ottiene dal rapporto tra il lavoro prodotto e il calore assorbito.

La formula generale è: η = L / Q₁. Qui L è il lavoro utile. Q₁ è il calore preso dalla sorgente calda.

Il rendimento è sempre un numero minore di 1. Spesso si esprime in percentuale. Un valore di 0,35 significa rendimento del 35%.

Il secondo principio della termodinamica pone un limite. Nessuna macchina reale può avere rendimento uguale a 1. Una parte del calore viene sempre persa.

Confronto tra cicli e macchine reali

Il ciclo di Carnot rappresenta il limite teorico massimo. Il suo rendimento dipende solo dalle due temperature di lavoro. Più ampio è il salto di temperatura, più alto è il rendimento.

I cicli reali hanno rendimenti più bassi del Carnot. Il ciclo Otto descrive i motori a benzina. Il ciclo Diesel descrive i motori a gasolio. Il ciclo Rankine descrive le centrali a vapore.

Ogni ciclo si valuta confrontando il rendimento ideale con quello reale. Le perdite per attrito e dispersione termica abbassano il valore finale.

Esempi pratici

Esempio 1. Un motore riceve 1000 J di calore. Produce 300 J di lavoro. Il rendimento è η = 300/1000 = 0,30, cioè 30%.

Esempio 2. Una centrale lavora tra 600 K e 300 K. Il rendimento di Carnot è η = 1 − (300/600) = 0,50. Il rendimento reale sarà più basso.

Per valutare una macchina si seguono questi passi. Si individua il ciclo di riferimento. Si calcola il rendimento ideale. Si confronta con il rendimento reale misurato.

Parole difficili

Riferimenti

Fonte

Scheda didattica verificata sull'obiettivo ob.tecnico-meccanica-meccatronica-energia.meccanica-macchine-ed-energia.cl3.termodinamica.06 — Riordino degli istituti tecnici. Verificata il 2026-06-04 sulla norma di riferimento.

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