Ciclo di Carnot

Il programma carnot.py costruisce un ciclo di Carnot specificando i due valori di temperatura (T1 e T2) tra i quali il ciclo deve essere impostato.

Vedere direttamente il file del programma per informazioni sulla sua struttura dal punto di vista della programmazione python. Il programma viene qui utilizzato all'interno di un Jupyter notebook, lanciandolo secondo la sintassi di cui alla cella seguente:

In [13]:
%run carnot.py

La funzione vol.out() stampa il volume iniziale V1_1 e il volume finale V2_2 al termine della compressione isoterma alla temperatura T1 (volumi che, di default, sono fissati rispettivamente a 20 e 5 litri):

In [14]:
vol.out()

Volumi iniziale e finale: 20.00 e  5.00 l

Il ciclo di Carnot viene costruito usando la funzione ciclo, che richiede come input le temperature (T1 e T2) delle due isoterme tra cui il ciclo medesimo viene fatto funzionare: ciclo(T1,T2).

La funzione calcola anche il lavoro netto prodotto dal ciclo, i flussi di calore lungo le isoterme e la resa del ciclo.

In [15]:
ciclo(300,700)


Coordinate del ciclo (V in litri, P in atmosfere, T in K)

V1_1: 20.00, P1_1:  1.23,  T1: 300.0
V2_1:  5.00, P2_1:  4.92,  T1: 300.0
V1_2:  5.61, P1_2: 10.23,  T2: 700.0
V2_2:  1.40, P2_2: 40.92,  T2: 700.0

Calore ceduto lungo l'isoterma T1: -825.88 cal
Calore assorbito lungo l'isoterma T2: 1927.05 cal
Lavoro netto prodotto dal ciclo: -4607.29 J

Resa del ciclo 57.14 %

I valori di V1_1 e V2_1 possono essere cambiati usando rispettivamente le funzioni vol.v_ini e vol.v_fin. Per esempio:

In [16]:
vol.v_ini(25)
vol.out()
ciclo(300,600)

Volume iniziale fissato a 25.00 l
Volumi iniziale e finale: 25.00 e  5.00 l


Coordinate del ciclo (V in litri, P in atmosfere, T in K)

V1_1: 25.00, P1_1:  0.98,  T1: 300.0
V2_1:  5.00, P2_1:  4.92,  T1: 300.0
V1_2:  8.84, P1_2:  5.57,  T2: 600.0
V2_2:  1.77, P2_2: 27.83,  T2: 600.0

Calore ceduto lungo l'isoterma T1: -958.81 cal
Calore assorbito lungo l'isoterma T2: 1917.63 cal
Lavoro netto prodotto dal ciclo: -4011.68 J

Resa del ciclo 50.00 %

Anzichè fissare direttamente V1_1 e V2_1, possiamo usare la funzione pressione(T1,Pini,Pfin) per attribuire ai due volumi i valori a cui corrispondano rispettivamente le pressioni Pini e Pfin alla temperatura T1:

In [17]:
pressione(300,2,10)

Volume iniziale fissato a 12.30 l
Volume finale fissato a  2.46 l
In [18]:
ciclo(300,600)


Coordinate del ciclo (V in litri, P in atmosfere, T in K)

V1_1: 12.30, P1_1:  2.00,  T1: 300.0
V2_1:  2.46, P2_1: 10.00,  T1: 300.0
V1_2:  4.35, P1_2: 11.31,  T2: 600.0
V2_2:  0.87, P2_2: 56.57,  T2: 600.0

Calore ceduto lungo l'isoterma T1: -958.81 cal
Calore assorbito lungo l'isoterma T2: 1917.63 cal
Lavoro netto prodotto dal ciclo: -4011.68 J

Resa del ciclo 50.00 %