Diagramma di Mollier
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Il diagramma di Mollier o diagramma psicrometrico o diagramma entalpia-entropia o diagramma h-s è un grafico che rappresenta la relazione tra entalpia e entropia di una sostanza. È particolarmente usato il diagramma di Mollier dell'acqua, che ne rappresenta l'entalpia e l'entropia in funzione del volume, della pressione e della temperatura.
[modifica] Lettura
Per leggere il diagramma occorre individuare su di esso dei punti che descrivono lo stato iniziale e quello finale di una trasformazione.
Occorre che siano noti due parametri che individuano univocamente sul diagramma un punto che definisce lo stato del vapore-acqua. Si individuano gli altri punti noti e si tracciano congiungendo i punti le linee che rappresentano le trasformazioni che il vapore mollier subisce.
Il diagramma è rappresentato su un piano cartesiano dove compaiono in ascissa l'entropia, e in ordinata l'entalpia. Le due funzioni di stato sono correlate attraverso un'equazione che esprime la variazione entalpica dH,in funzione di una corrispondente variazione entropica dS:
dU è la variazione di energia interna del sistema: dal primo principio sappiamo che la variazione di energia interna è la differenza tra il calore assorbito dal sistema e il lavoro compiuto dal sistema sull'ambiente.
Dal secondo principio della termodinamica ricaviamo dQ:
[modifica] Rappresentazione di una curva isobara:
Lavorando a pressione costante si ottiene una curva isobara e l'equazione diventa:
Si ricava che la pendenza della curva isobara è la temperatura del sistema:
È quindi possibile osservare l'andamento delle isobare nel diagramma di Mollier sapendo che entalpia e entropia sono legate alla temperatura dalle seguenti relazioni:
(cp è il calore specifico del sistema)
Consideriamo per esempio il diagramma di Mollier relativo all'acqua:
- A basse temperature abbiamo il solido e attraverso le relazioni precedenti possiamo ricavare entalpia e entropia, che assumeranno valori piuttosto bassi a causa di un calore specifico piccolo.
- Fornendo ulteriore calore al sistema avremo un aumento di temperatura fino al punto di fusione. Durante il passaggio di stato l' isobara sarà una retta che avrà come coefficiente angolare la temperatura di fusione del sistema.
- La variazione di entalpia del passaggio di stato è rappresentata da un ΔH di transizione e la variazione di
entropia è:
Durante un passaggio di stato è possibile determinare la composizione relativa delle due fasi mediante la regola della leva.
- Al termine della transizione di fase avremo acqua liquida. Continuando a fornire calore la temperatura sale e valgono le stesse considerazioni del solido: è qundi possibile calcolare la variazione di entalpia e entropia dalle relazioni precedenti inserendo il cp del liquido.
La temperatura sale fino al punto di ebollizione, in cui l'isobara torna ad essere una retta.
Nel diagramma di Mollier sono rappresentate anche delle isoterme, che durante i passaggi di stato coincidono con le isobare.
