Il fissaidee

Vogliamo usare le trasformazioni che abbiamo introdotto per realizzare una macchina termica. Ogni macchina, dopo aver compiuto una serie di trasformazioni, deve ovviamente ritornare alle condizioni di partenza per poterle ripetere, e deve quindi operare lungo un ciclo termodinamico.

Se rappresentiamo un ciclo su di un diagramma \( pV \), l’area che esso racchiude rappresenta il lavoro netto fatto (se percorso in senso orario) o ricevuto (se percorso in senso antiorario, che è ad esempio il modo in cui funziona un frigorifero) dal sistema. Poiché alla fine il sistema torna allo stato di partenza, la variazione complessiva di energia interna lungo un ciclo è nulla. Quindi, dal Primo principio, \( Q=-W \), ossia in una macchina termica il lavoro fatto dal sistema è uguale al calore netto trasferito al sistema (mentre, per un ciclo frigorifero, facendo lavoro sul  sistema, si estrae calore dal sistema).

Abbiamo specificato calore “netto” perché per il Secondo Principio una parte del calore assorbito dalla macchina deve essere necessariamente trasferito ad una sorgente più fredda. Se abbiamo quindi solo due sorgenti, una calda da cui la macchina estrae una quantità di energia \( Q_c \) ed una fredda cui la macchina cede \( Q_f \) possiamo scrivere, indicando i valori assoluti del lavoro e del calore scambiati:

\( |W|  = |Q_c |- |Q_f | \)