Temperatura si caldura

Temperatura si caldura

Evident, caldura implica orice mod posibil de transfer al caldurii, fapt pentru care este necesara existtenta unei diferente de temperatura pentru ca schimbul sa aiba loc.

Studiul caldurii, temperaturii si ineficientei inerente in orice mod de conversie este denumita termodinamica. Transferul energiei termice se poate face prin lucru mecanic.

Primul principiu al termodinamicii

Capacitatea termica (caldura specifica)

Raportul dintre cantitatea de caldura transferata unui obiect necesara cresterii in temperatura a acelui obiect.

Apa are caldura masica foarte ridicata, ceea ce constituie un motiv de bucurie pentru noi. Deoarece capacitatea termica a apei este mare, temperatura ei, dobandita ca urmare a absorbtiei energiei solare, nu se modifica mult, in comparatie cu temperatura aerului (caldura specifica a apei este de c.c.a. 4 ori mai mare decat a aerului, la cantitati masice egale.

Cand se transfera o anumita cantitate de energie unui 1kg de aer  ( 1 m³) putem creste temperatura cu 1 ⁰C, iar aceiasi cantitate de energie transferata unui 1kg de apa temperatura va creste cu 1/4 ⁰C. Se constata ca desi avem acumulata aceiasi cantitate de caldura in volume considerabil diferite prin 1/1000 temperatura difera foarte mult (deci oceanele sunt mari acumulatori de caldura). 

Principiul al doilea al termodinamicii si masina termica

Masina termica reprezinta un dispozitiv care valorifica o diferenta de temperatura ce va putea fi convertita in lucru mecanic. Daca doua sisteme aflate la temperaturi diferite sunt in contact intre cele doua corpuri va avea loc un transfer de caldura pana in momentul stabilirii unui echilibru termic.  Deci o masina termica contine doua rezervoare aflate la temperaturi diferite , din care unul denumit sursa calda iar celalalt denumit sistemul rece, denumit radiator termic. Cantitatea totala de lucru mecanic care poate fi realizat reprezinta diferenta dintre caldura care iese din sursa si cea care se scurge prin radiator:

Functia masinii termice este una similara energiei potentiale hidraulice gravitationale a apei acumululata intr-un bazin, convertita in energie electrica. Acest principiu este cel de-al doilea principiu al termodinamicii care stabileste ca :

O masina nu poate extrage energie termica dintr-un rezervor la o anumita temperatura pentru a produce lucru mecanic si de a ceda caldura unui alt rezervor aflat la aceiasi temperatura

Sau cu alte cuvinte:

Este imposibil de a se extrage energie termica dintr-un rezervor pentru a realiza un lucru mecanic fara a transfera o energie termica altui rezervor aflat la o temperatura mai redusa.

Eficienta masinii termice

sau

Pentru a imbunatatii eficienta trebuie crescuta energia transferata de la sursa calda prin cresterea temperaturii si/sau redusa energia transferata la radiator.