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Cicli Entropici, Moto Perpetuo di Seconda Specie MACCHINE TERMICHE a VAPORE con RENDIMENTO UNITARIO

Versione integrale del terzo Brevetto, Attestato (link 19)

Cicli ENTROPICI ⇔ (O→P→3→4→5→O)

QUALCOSA IN ANTEPRIMA

Come abbiamo detto, i Cicli ENTROPICI (O→P→3→4→5→O),(fig.3,5,7) possono considerarsi varianti del Ciclo RANKINE (6→1→2→3→4→5→6),(fig.3) ottenuti spostando a destra il primo lato (OP) nell’Intervallo (0<x≤1), dalla IsoTitolo di sinistra (x=0) a quello di destra (x=1). In tal modo si elimina la condensazione mentre il RENDIMENTO aumenta fino a diventare UNITARIO.
  
 Come nel Ciclo RANKINE, nell’Intervallo (0<x≤x5) i Cicli ENTROPICI trasformano in LAVORO parte del CALORE fornito eliminando il CALORE di CONDENSAZIONE, che DIMINUISCE fino ad annullarsi nello stesso Intervallo (0<x≤x5) con conseguente AUMENTO del RENDIMENTO, che diventa UNITARIO nel successivo Intervallo (x5≤x≤1) dove il MISCUGLIO si riscalda e infine (x=1) si trasforma interamente in VAPORE SATURO SECCO.
 
 Nelle CENTRALI TERMICHE conviene quindi sostituire il CICLO RANKINE con qualcuno dei CICLI ENTROPICI con RENDIMENTO UNITARIO nell’Intervallo (x5≤x≤1), magari seguitando a utilizzare ACQUA (H2O) riscaldata con i soliti Combustibili (Tavola 1), oppure impiegando i FLUIDI adoperati negli attuali IMPIANTI FRIGORIFERI (Ammoniaca, Anidrite Carbonica, Freon e altri) in grado di utilizzare gran parte del CALORE proveniente dall’AMBIENTE CIRCOSTANTE (Tavole 2,3,4).
 
 
 Tutto questo a titolo PROVVISORIO, almeno finché (in alternativa) non si riesca a inventare nuovi FLUIDI FRIGORIFERI più convenienti, con TEMPERATURE di Congelamento molto BASSE, tali da ottenere in ogni luogo LAVORO soltanto a spese di un’UNICA SORGENTE come l’AMBIENTE CIRCOSTANTE, che significa MOTO PERPETUO di SECONDA SPECIE.
 
 Gli ultimi due GRAFICI (fig.5,7) riportati sulle PRIME PAGINE dei più importanti MOTORI DI RICERCA, descrivono il funzionamento di un MOTORE TERMICO a RENDIMENTO UNITARIO.
 
 E’ incomprensibile che nessun COMPETENTE si sia accorto della loro enorme IMPORTANZA, esprimendo un bree commento almeno per CONTESTARNE l’assurda(?) pretesa di risolvere l’attuale CRISI ENERGETICA, addirittura con l’ELIMINAZIO. Perciò si può ben dire che: PEGGIOR SORDO E’ CHI NON VUOL SENTIRE.

INTRODUZIONE

Nel Piano Entropico Ω(T,S) il MISCUGLIO (M) di un LIQUIDO (M’) col suo VAPORE (M”) di TITOLO x=(M”/M) si trova (fig.1) nella ZONA di (ACBA), confinante con la ZONA (L) del LIQUIDO situata a sinistra di (AC) e con la ZONA (V) del VAPORE Surriscaldato situata a destra di (CB), separate in alto dalla Isoterma Inferiore (dT=0),(TC) del GAS (Reale, Ideale) tangente nel PUNTO CRITICO (C) di (ACBA), trascurando il sottostante Miscuglio SOLIDO-VAPORE, poco interessante.

Come ogni FLUIDO anche lo STATO FISICO del MISCUGLIO dipende (Gibbs) da 2 VARIABILI, come conferma la seguente Equazione Differenziale di CLAPEYRON, che lega le tre GRANDEZZE (Pressione, Temperatura, Titolo)(p,T,x) con EQUAZIONI del tipo φ(p,T,x)=0, tenuto conto delle tre FUNZIONI di STATO: (Calore di Trasformazione) r=r(T,x), (volume specifico del Vapore) v”=v”(T,x) e (volume specifico del Liquido) v’=v’(T,x).

Essa definisce le Trasformazioni IsoTermoBariche φ(p,T,x)=0, dove a ogni Trasformazione ISOTERMICA (dT=0) della PRESSIONE (dp≠0) corrisponde una Trasformazione ISOBARICHA (dp=0) della TEMPERATURA (dT≠0) e viceversa, un vincolo termodinamico che sussiste per qualsiasi valore delle altre GRANDEZZE (Volume,Titolo, Entalpia, Entropia, ecc.), che in questi casi vengono ignorate.
 
 In questi casi (dT=0,dp≠0)⇔(dp=0,dT≠0) lo STATO FISICO del MISCUGLIO (M=M’+M”) assume un Equilibrio Termodinamico chiamato VAPORE SATURO, che nel Piano Entropico Ω(T,S) sussiste lungo ogni linea orizzontale della ZONA (ACBA), dove l’aggiunta o la sottrazione di CALORE produce EVAPORAZIONE (dx>0) o CONDENSAZIONE (dx<0) in tutta la MASSA del MISCUGLIO creando il fenomeno fisico chiamato EBOLLIZIONE, con la conseguente variazione del Titolo (x=M”/M) nell’Intervallo (0≤x≤1).
 
 Peraltro tutte le TRASFORMAZIONI φ(p,T,xO)=0 a TITOLO Costante (x0), senza aggiunte o sottrazioni di MISCUGLIO, si svolgono necessariamente lungo le Curve IsoTitolo (dx=0) di (ACBA), dove ad ogni Incremento ISOTERMICO (dT=0) di PRESSIONE (Δp>0) può aggiungersi il corrispondente Incremento IsoBaro (dp=0) di TEMPERATURA (ΔT>0) o viceversa, situati fra due IsoTermoBariche (dT=0),(dp=0) del VAPORE SATURO.
 
 Questi Incrementi, (dT=0),(Δp>0) o (dp=0),(ΔT>0), avvengono quando la CONDENSAZIONE (o l’Evaporazione) del Miscuglio si ARRESTA in un PUNTO qualsiasi dell’Intervallo (0≤x≤1), sulle orizzontali del VAPORE SATURO, e confermano l’ipotesi che il PRIMO Lato del CICLO RANKINE non appartiene (come si crede) alla Zona LIQUIDA ma si svolge effettivamente sulla PRIMA Isotitolo (x=0) di (ACBA).
 
 Tutto questo accade anche nei PRIMI Lati dei particolari Cicli Termici che abbiamo chiamato CICLI ENTALPICI e CICLI ENTROPICI, impropriamente considerati VARIANTI del Ciclo RANKINE. In questa Pagina ci occupiamo soltanto dei CICLI ENTROPICI (O→P→3→4→5→O) (fig.3,5,7) ottenuti dal CICLO RANKINE spostando da sinistra (x=0) a destra (x=1) il suo PRIMO Lato (OP), dove (stranamente) il LAVORO Isoentropico (4,5),(dS=0) della TURBINA e l’equivalente CALORE SPESO non sono rappresentati (come di consueto) dalle AREE RACCHIUSE.
 
  In effetti occorre tener conto del suddetto Incremento ISOBARICO (dp=0) di TEMPERATURA (ΔT>0) lungo la IsoTitolo (dx=0) del PRIMO Lato (OP), comprese le poche Kcal/Kg per riscaldare il LIQUIDO del Ciclo RANKINE.
 
  L’Incremento TERMICO (ΔT>0) varia nell’Intervallo (0≤x≤1), che dal quel MINIMO iniziale (x=0) raggiunge il valore del LAVORO Speso (dS=0) sulla ISOTITOLO (x= x5) dove finisce la CONDENSAZIONE e inizia il Riscaldamento del MISCUGLIO.
 
 In questi casi le Trasformazioni dei Cicli ENTROPICI (O→P→3→4→5→O) (fig.3,5,7) sono simili a quelle del Ciclo RANKINE impiegando H2O e qualsiasi altro FLUIDO TERMODINAMICO.  In particolare la IsoTitolo (x=0) del Primo Lato (OP) inizia con la Compressione (Δp>0) IsoTermica (dT=0) nel PUNTO iniziale (O) e prosegue col Riscaldamento (ΔT>0) Isobarico (dp=0).
 
 Peraltro il RENDIMENTO cresce nell’Intervallo (0<x≤x5) e diventa UNITARIO ∀(x5≤x≤1), trasformando in LAVORO tutto il CALORE FORNITO da un’UNICA SORGENTE, che potrebbe essere l’AMBIENTE ESTERNO.
 
 In questi casi conviene impiegare un FLUIDO a Basso CONGELAMENTO, come Ammoniaca, Anidrite Carbonica, Freon e altri, ricordando (Joule) il grande rapporto di CONVERSIONE fra CALORE e LAVORO:

1 kcal=427Kpm=4187 Joule
1 kcal può sollevare 1Kp a 427metri, oppure 427Kp a 1metro
1kcal (una kilocaloria) è il Calore necessario per riscaldare di 1oK (dai 14oC ai 15oC) 1kg di H2O

E’ opportuno precisare che per costruire i seguenti Cicli ENTROPICI abbiamo adottato alcuni dei FLUIDI impiegati negli attuali IMPIANTI FRIGORIFERI di cui si conoscono le principali proprietà termodinamiche (Tabelle A,B,C,D) pur non avendo una TEMPERATURA di CONGELAMENTO tanto BASSA da impedire piccole AGGIUNTE di CALORE ad un'UNICA SORGENTE TERMICA, ad esempio quella Ambientale, per ottenere un RENDIMENTO UNITARIO.

In alternativa si spera quindi di TROVARE un nuovo FLUIDO FRIGORIFERO con temperatura di CONGELAMENTO più BASSA delle più RIGIDE AMBIENTALI, affinché quell’UNICA SORGENTE TERMICA sia sufficiente (da sola) a garantire in qualsiasi LUOGO lo svolgimento dei Cicli ENTROPICI senza AGGIUTE di altro CALORE.

RIASSUNTO

Lo STATO FISICO del MISCUGLIO M=(M'+M'') di TITOLO x=M''/M, formato da un LIQUIDO M' col suo VAPORE M'', può esprimersi col seguente DIFFERENZIALE di CLAPEYRON (α) che si RISOLVE con INTEGRALI del Tipo φ(p,T,x)=0, p=f(T,x), includendo il VAPORE SATURO prodotto dal CALORE LATENTE (Condensazione o Evaporazione) durante le EBOLLIZIONI definite (fig.1,2) dalle IsoTermoBariche (dT=0),(dp=0) nell’INTERVALLO (0≤x≤1), sulle orizzontali di (ACBA).

Peraltro tutte le TTRASFORMAZIONI p=f(T,x0) a TITOLO COSTANTE (dx=0) si svolgono sulle ISOTITOLO (FC),(dx=0) comprese fra le due CURVE LIMITI (AC),(BC) di (ACBA), fino al RIPRISTINO di altre EBOLLIZIONI.

A quelle ISOTITOLO (FC),(dx=0) appartengono (fig.3,5,7) i PRIMI Lati (OP),(dx=0),(dp=0) di nuovi Cicli (O→P→3→4→5→O) dove lo stesso LAVORO (4-5) non può rappresentare le differenti AREE RACCHIUSE ∫δQ≥0, a causa del CALORE LATENTE (5-O) che ∀(x0≥x5) si INVERTE (cambia segno) e quindi le IsoEntropiche (4-5),(dS=0), non coincidono con le ADIABATICHE (δQ=0) con (OP) fra le CURVE LIMITI (AC),(BC).

La NOVITA' (inattesa e imbarazzante) consiste nel fatto che soltanto l’AREA RACCHIUSA dal Ciclo RANKINE equivale al corrispondente CALORE SPESO, ma non nei Cicli successivi, ai quali occorre aggiungere il CALORE necessario per RISCALDARE la Isotitolo (dx=0) del PRIMO Lato, che è trascurabile nel Ciclo RANKINE.

In effetti, spostando a destra il PRIMO Lato del CICLO Rankine, il CALORE Latente di CONDENSAZIONE diminuisce fino all’incontro con l’ISENTROPICA (dS=0), dove si ANNULLA per poi AUMENTARE nel verso opposto, quando il RISCALAMENTO Isotitolo (dx=0) del PRIMO Lato (OP) SUPERA il LAVORO Isoentropico (dS=δQ/T=0) della TURBINA, mentre la differenza viene CEDUTA durante la successsiva EVAPORAZIONE Isotermobarica.

In corrispondenza si trasforma in LAVORO Meccanico tutto il CALORE fornito da un’UNICA SORGENTE, che potrebbe essere l’AMBIENTE ESTERNO, ricordando (Joule) il grande RAPPORTO di conversione, mentre il RENDIMENTO diventa UNITARIO.

In questi casi lo SCAMBIO TERMICO (δQ) diventa il DIFFERENZIALE (δQ=dQ=TdS) di determinate PRIMITIVE TERMICHE ΔQ=∫TdS, invertibile (dS=δQ/T)⇔(δQ=TdS) con l’ENTROPIA (dS=δQ/T), il cui INTEGRALE lo abbiamo risolto con EQUAZIONI di STATO del tipo ∆S=f(F,s)=g(p,V) nei Piani MECCANICI O(F,s),O(p,V), dove le ISOENTROPICHE (dS=0) formano un insieme di Curve INTEGRALI f(F,s)=g(p,V)=Cost non ADIABATICHE (δQ≠0), come accade in queste MACCHINE TERMICHE (δQ⇒δL).

Nascono così (fig.3,5,7) i Cicli ENTROPICI (O→P→3→4→5→O) dove il RENDIMENTO cresce ∀(xO>0), diventando UNITARIO ∀(x0≥x5) dal Ciclo (5→M→3→4→5) (fig.5,6) al Ciclo (N→3→4→5→N) (fig.7,8). Questi particolari Cicli TERMICI (fig.5,7), privi di CONDENSAZIONE, acquistano notevole importanza con l’impiego di FLUIDI FRIGORIFERI a Basso Congelamento, che consentono SCAMBI ENERGETICI (δQ,δL) quasi GRATUITI.

DESCRIZIONE

Nel PIANO ENTROPICO Ω(T,S) sono ben evidenti (fig.1,2) i principali STATI di AGGREGAZIONE della MATERIA (es.H2O), SOLIDO (S), LIQUIDO (L), VAPORE (V), GAS (G), in particolare il CAMPO di Esistenza (ACBA) del MISCUGLIO M=(M'+M'') di TITOLO x=(M''/M), formato da un LIQUIDO M'(x=0) col suo VAPORE M''(x=1), che dipende (GIBBS) da due VARIABILI.

Questo CAMPO (ACBA) può essere definito dal seguente DIFFERENZIALE di CLAPEYRON (α) in funzione della TERNA (Pressione, Temperatura, Titolo)=(p,T,x), che si risolve con INTEGRALI del tipo: φ(p,T,x)=0 ↔ p=f(T,x), essendo v'(T),v''(T),r(T) i Volumi Specifici (v’,v”)m3/kg e il CALORE di Trasformazione (r)J/kg delle FASI (M',M''):

 L’EQUAZIONE p=f(T,x) definisce anche il VAPORE SATURO prodotto durante le EBOLLIZIONI dal CALORE LATENTE IsoTermoBarico (dT=0),(dp=0) nei Sottoinsiemi dell’INTERVALLO (0≤x≤1), sulle orizzontali di (ACBA), dove la Coppia COSTANTE (T0,p0) rende INDETERMINATE le altre VARIABILI (Entalpia, Entropia, Titolo, Volume, ecc.), che possono assumere valori ARBITRARI e quindi vengono ignorate, come se non esistessero.
 
 
 
 
 Peraltro tutte le TRASFORMAZIONI p=f(T,x0) a TITOLO COSTANTE (dx=0) si svolgono sulle ISOTITOLO (FC),(dx=0) comprese fra le due CURVE LIMITI (AC),(BC) di (ACBA), tenuto conto che in questi CASI (dx=0) qualsiasi Incremento ISOTERMICO di PRESSIONE (dT=0),(Δp>0) richiede un corrispondente Incremento ISOBARICO di TEMPERATURA (dp=0),(ΔT>0) o viceversa, fino al RIPRISTINO di altre EBOLLIZIONI affinché RISULTI sempre p=f(T,x0),∀(x=xo). 
 
 
 
 A queste IsoTitolo (FC),(dx=0) appartengono i PRIMI LATI (OP),(dx=0),(dp=0) di nuovi CICLI TERMICI (O,P,3,4,5,O) dove lo stesso LAVORO (4-5) non può rappresentare le differenti AREE RACCHIUSE ∫δQ≥0, a causa del CALORE LATENTE (5-O) che ∀(xO≥x5) si INVERTE (cambia segno) nell’Intervallo (x5≤x≤1) dove le ISOENTROPICHE (4-5),(dS=0) non coincidono con le ADIABATICHE (δQ=0)
 
In effetti, lo SCAMBIO TERMICO δQ≠0 diventa il DIFFERENZIALE δQ=dQ=TdS di particolari PRIMITIVE TERMICHE ΔQ=∫TdS, INVERTIBILI (dS=δQ/T)⇔(δQ=TdS) con l’ENTROPIA dS=δQ/T, il cui INTEGRALE ∫δQ/T lo abbiamo RISOLTO con EQUAZIONI di STATO del Tipo ΔS=f(F,s)=g(p,V), nei PIANI MECCANICI  O(F,s),O(p,V).
 
In questi casi le ISOENTROPICHE (dS=0) formano un Insieme di CURVE INTEGRALI f(F,s)=g(p,V)=Cost NON ADIABATICHE (δQ>0), mentre δQ equivale alla ENERGIA INTERNA (δQ)V=(dU)V e/o alla ENTALPIA (δQ)p=(dH)p lungo le IsoCore (dV=0) e/o le IsoBare (dp=0), inoltre nei GENERATORI di VAPORE (dV=0),(dp=0). In questi casi (δQ=dQ=TdS) le IsoEntropiche (dS=0) formano un insieme di CURVE INTEGRALI f(F,s)=g(p,V)=Cost non ADIABATICHE (δQ≠0), mentre δQ equivale alla ENERGIA INTERNA (δQ)v=(dU)v e alla ENTALPIA (δQ)p=(dH)p lungo le IsoCore (dv=0) e le IsoBare (dp=0), inoltre nei GENERATORI di VAPORE dove risulta (dv=0),(dp=0).
 
 
 
 Nascono così i Cicli ENTROPICI (O→P→3→4→5→O) dove il RENDIMENTO cresce ∀(xO>0), diventando UNITARIO ∀(xO≥x5) dal Ciclo (5→M→3→4→5) al Ciclo (N→3→4→5→N),(fig.5,7), i quali assumono notevole importanza con l’impiego dei FLUIDI FRIGORIFERI a BASSO Congelamento (es. i FREON), che nelle Condizioni OTTIMALI, rispetto alla TEMPERATURA ESTERNA, consentono di ottenere SCAMBI ENERGETICI (δQ,δL) quasi GRATUITI. Sono IPOTESI INTUITIVE di cui cercheremo di Verificare la presunta AFFIDABILITA’.
 
 
 
Ricordiamo intanto che in ogni Trasformazione p=f(T,x), il POTENZIALE ENTALPICO dH=δQ+vdp definisce le IsoBare (dp=0), le ADIABATICHE (δQ=0), le IsoTitolo (QOP) e il BILANCIO TERMICO (Q1,Q2) col RENDIMENTO:

In questi Casi (fig.3,5,7) lo Scambio Termico δQ=TdS diventa un DIFFERENZIALE δQ=dQ=TdS definito dalla sua corrispondenza (dS=δQ/T)⇔(δQ=TdS) con l’ENTROPIA dS=δQ/T. Infatti, spostando il PRIMO LATO (OP),(dp=0),(dx=0), dalla Curva Limite del LIQUIDO (AC),(x=0) a quella del VAPORE (BC),(x=1), diminuisce il CALORE LATENTE Q2=(H5-HO), che ∀(xO≥x5) si INVERTE (cambia SEGNO), come dimostra il BILANCIO (3) del Ciclo (N→3→4→5→N) con la seguente EQUIVALENZA, che trasforma tutto il CALORE RICEVUTO in Lavoro (Q=L) con RENDIMENTO UNITARIO (η=1):

A parte il RENDIMENTO UNITARIO, l’EQUAZIONE (5) rappresenta (Joule) l’EQUIVALENZA (Q⇔L) fra CALORE (Q) e LAVORO (L), comune a tutte le MACCHINE TERMICHE dove infatti risulta:

Si suppone che l’EQUIVALENZA (6) rappresenti le AREE Racchiuse da tutti i CICLI TERMICI. Questo è VERO nei CICLI ENTALPICI (1,2,3,4,5,5',6',6=1),(fig.5) ma non nei CICLI ENTROPICI (O,P,3,4,5,O),(fig.5,7), come dimostrano gli INTEGRALI (7) del CALORE ENTALPICO QE ed ENTROPICO QS dei PRIMI Lati (OP)∈(FC),(dx=0) con QE=QS in (OP)∈(AC),(x=0), mentre risulta QE≠QS ∀(OP)∈(AC),(x=0) come conferma (Tabelle) l’INTEGRALE MEDIO QOP≠Tm(SP-SO):

 Perciò il RENDIMENTO cresce nell’Intervallo (0<x≤1), diventando UNITARIO ∀(xO≥x5) dal CICLO (5→M→3→4→5),(fig.5,6) al CICLO (N→3→4→5→N),(fig.7,8). In questi CICLI ENTROPICI (fig.5,7), PRIVI di CONDENSAZIONE, conviene impiegare FLUIDI Frigoriferi a BASSA Temperatura di CONGELAMENTO (NH3, CO2, SO2, CH4, C2H4, C2H6, C2H8, CH3Cl, FREON, ecc.), che nelle condizioni OTTIMALI rispetto alla SORGENTE TERMICA possono erogare SCAMBI ENERGETICI (δQ,δL) quasi GRATUITI.
 
 Il Teorema di CLAUSIUS definisce il DIFFERENZIALE dS=δQ/T dell’ENTROPIA (S) e la REVERSIBILITA’ (dS=δQ/T)⇔(δQ=TdS) che trasforma anche lo SCAMBIO TERMICO δQ in un DIFFERENZIALE δQ=dQ=TdS.
 
 Siccome questo accade soltanto in DETERMINATI casi, si deduce che l’ENTROPIA non può rappresenta il SECONDO PRINCIPIO, sapendo che anche la MACCHINA PERFETTA modifica il Ciclo di CARNOT invertibile.  
 
Come più volte abbiamo detto, tutti i Cicli ENTROPICI (O→P→3→4→5→O),(fig.3,5,7) possono considerarsi varianti del Ciclo RANKINE-HIRN (6→1→2→3→4→5→6),(fig.3) ottenuti spostando a DESTRA il PRIMO Lato (OP) nell’INTERVALLO (0<x≤1), dalla Curva Isotitolo SINISTRA (x=0) a quella DESTRA (x=1). Quindi la CONDENSAZIONE diminuisce fino ad annullarsi sulla IsenTropica (dS=0),(x=x5) e si INVERTE nel successivo Intervallo (x5≤x≤1) dove il MISCUGLIO si trasforma in VAPORE (x=1) e il RENDIMENTO diventa UNITARIO.
 
Nelle CENTRALI TERMICHE conviene quindi sostituire il CICLO RANKINE-HIRN con un CICLO ENTROPICO a RENDIMENTO UNITARIO (x5≤x≤1), magari seguitando a utilizzare ACQUA (H2O) riscaldata con i soliti COMBUSTIBILI (Tavola 1), oppure impiegando qualcuno dei FLUIDI adoperati negli attuali IMPIANTI FRIGORIFERI (Ammoniaca, Anidrite Carbonica, Freone e altri) in grado di utilizzare gran parte del CALORE dall’AMBIENTE CIRCOSTANTE (Tavole 2,3,4).
 
Tutto questo a titolo provvisorio, almeno finché (in alternativa) non si riesca a inventare nuovi FLUIDI FRIGORIFERI più convenienti, con TEMPERATURE di CONGELAMENTO molto BASSE, tali da ottenere in ogni luogo LAVORO MECCANICO soltanto a spese di un’UNICA SORGENTE TERMICA che potrebbe essere l’AMBIENTE CIRCOSTANTE, ottenendo in mitico MOTO PERPETUO di SECONDA SPECIE.
 
 Descriviamoli brevemente, dal Ciclo generico (O→P→3→4→5→O),(fig.3), ai 2 Cicli più rappresentativi con RENDIMENTO UNITARIO, quello INTERMEDIO (O=5→P=M→3→4→O=5),(fig.5) e quello a DESTRA (O=N→P=3→4→5→O=N),(fig.7), tenendo conto dei possibili ERRORI, RECUPERIi, SPILLAMENTI, ecc.: 

A) CICLO ENTROPICO, (O→P→3→4→5→O), (fig.3,4).

La POMPA di Alimentazione (PA) COMPRIME il Miscuglio (p1),(T1),(x=xO) nel Punto Iniziale O,(p2),(T1),(x=xO), che si RISCALDA (p2),(T1→T2), sulla Isotitolo-Isobarica (OP),(x=xO) fino al Ripristino (in P) della nuova Isotermobarica (P-3),(p2),(T2),(xO≤X≤1), quindi diventa VAPORE sulla (P-3),(p2),(T2)(x=1), SURRISCALDA (3-4),(p2),(T2→T4),(x=1), ESPANDE (4-5),(p2→p1),(T4→T1),(x=x5), prosegue la CONDENZA (5-O),(p1),(T1)(xO≤X≤x5), infine la POMPA (PE) lo convoglia nel POZZO (Z), per ricominciare in (PA).

B) CICLO ENTROPICO, (O=5)→(P=M)→3→4→(5=O),(fig.5,6).

La POMPA (PA) COMPRIME il Miscuglio (p1),(T1),(x=x5) nel PUNTO Iniziale (O=5),(p2),(T1),(x=x5), che si RISCALDA (p2),(T→T2),(x=x5) sulla Curva Isotitolo–Isobarica (5-M),(x=x5), quindi EVAPORA (p2),(T2),(x=1) sulla Isotermobarica (M-3), SURRISCALDA (3-4),(p2),(T2→T4),(x=1), ESPANDE (4-5),(p2→p1),(T4→T1)(x=x5), infine la POMPA (PE) lo convoglia nel POZZO (Z), per ricominciare (PA).

C) CICLO ENTROPICO, (O=N)→(P= 3)→4→5→(O=N) , (fig.7,8).

La POMPA (PA) COMPRIME il Vapore (M”) (p1),(T1),(x=1) nel nuovo Punto Iniziale (O=N),(p2),(T1),(x=1), si RISCALDA (p2),((T1→T2), (x=1) sulla Isotitolo-Isobarica (N-3),(x=1) fino al Punto (P=3),(p2),(T2),(x=1), si SURRISCALDA (3-4),(p2),(T2→T4),(x=1), si ESPANDE (4-5),(p2→p1),(T4→T1),(x=x5), poi la POMPA (PE) lo convoglia nel POZZO (Z), infine completa (in G) l’EVAPORAZIONE IsoTermoBarica (5-N),(p1),(T1),(x=1), per ricominciare in (N) con (PA).

 A questo punto la RICERCA può dirsi CONCLUSA, essendo facilmente realizzabili tutte le sue Applicazioni. Per il Resto, Certi dell’Affidabilità di quanto precede, conviene approfondire in altra SEDE la scelta e l’impiego dei più opportuni FLUIDI, specialmente quelli FRIGORIFERI, assieme ai PROGETTI Esecutivi dei relativi IMPIANTI.
 
Tuttavia PROSEGUIREMO brevemente l’ANALISI del particolare Ciclo ENTROPICO (N→3→4→5→N),(fig.7,8) con l’impiego di 4 FLUIDI (Tav.1,2,3,4): ACQUA (H2O), FREON-12 (CF2Cl2), AMMONIACA (NH3) e ANIDRITE CARBONICA (CO3), nelle normali Condizioni.
 
A tale scopo, per semplificare i CALCOLI, applichiamo le seguenti EQUAZIONI COMPARATIVE fra le principali Variabili del VAPORE SATURO, cioè TITOLO (x5), ENTROPIA (S5), ENTALPIA (H5), a parte l’ipotetica PORTATA m=10(kg/s)=0,1(kg/Ciclo) ripartita ad esempio in 100(Cicli/s), che serve soltanto per valutare la probabile POTENZA media N=mL(kW) e l’ordine di GRANDEZZA degli IMPIANTI, confermando i RENDIMENTI UNITARI.

 I seguenti CALCOLI NUMERICI si riferiscono al Ciclo ENTROPICO di destra (O=N)→P=3→4→5→(O=N),(fig.7), dove resta SOTTINTESA la COMPRESSIONE IsoTermica (Δp>0),(dT=0) della POMPA (Pa) nel PUNTO (O=N).

1) H2O (Acqua), CICLO ENTROPICO
    (O=N)→(P=3)→4→5→(O=N), (Tab.A, Tav.1, fig.7,8).
 
Il MISCUGLIO (M),(x=x5) diventa VAPORE (M”)(x=1) sulla IsoTermoBarica (5-N), che si RISCALDA lungo la Isotitolo–Isobarica (N-3)∈(BC), poi si SURRISCALDA in (3-4),(p2),(T4), infine ESPANDE in T(4-5).
 
Si ASSEGNANO (Tab.A) T1=20(0C), H’=84, H=2537, S‘=0,296, SN=8,666, T2=200(0C), quindi (fuori Tabella) T4=400(0C), H4=3254, S4=S5=7,243, inoltre i valori (8) di (x5),(H5) e la PORTATA m=10(kg/s), per ottenere il BILANCIO TERMICO (3) del CICLO ENTROPICO, cioè il LAVORO (L) col suo RENDIMENTO UNITARIO (η=1):
Spostando il PRIMO Lato (N-3),(x=1) sulla Curva Limite del LIQUIDO (1-2)∈(AC),(x=0) si ottiene il CICLO HIRN (1→2→3→4→5→1), dove la CONDENSAZIONE (5-1) consente lo stesso LAVORO L=(H4-H5)=1134(kJ/kg) ma con RENDIMENTO (η=0,36) MINORE del (1-0,36)=64% rispetto al precedente UNITARIO (η=1):
 
2) CF2Cl2 (Freon-12), CICLO ENTROPICO
 
      (O=N)→(P=3)→4→5→(O=N), Tab.B, Tav.2, (fig.7,8).
 
Il MISCUGLIO (M),(x=x5) EVAPORA (M”),(x=1) lungo la IsoTermoBarica (5-N), poi si RISCALDA sulla Isotitolo-Isobarica (N-3)∈(BC), SURRISCALDA (3-4), infine ESPANDE (4-5).
 
 Si ASSEGNA (Tab.B) T1=-70(0C), H1=359, HN=539, S1=3,938, SN=4,842, T2=+10(0C), inoltre (fuori Tab.) T4=+30(0C), H4=590, S4=S5=4,790, infine la PORTATA m=10(kg/s)=0,1(kg/Ciclo), con i seguenti RISULTATI:
3) NH3 (Ammoniaca) CICLO ENTROPICO
 
      (O=N)→(P=3)→4→5→(O=N), Tab.C, Tav.3, (fig.7,8).
 
Il MISCUGLIO (M),(x=x5) EVAPORA (M”),(x=1) lungo la IsoTermoBarica (5-N), quindi si RISCALDA sulla IsoTitolo-Isobara (N-3)∈(BC), poi SURRISCALDA (3-4),(in S) e si ESPANDE (4-5).
 
 Si ASSEGNA (Tab.C) T1=-60(0C), H1=151, HN=1591, S1=3,084, SN=9,842, T2=+100(0C), inoltre (fuori Tabella) T4=150(0C), H4=1890, S4=S5=8,25, infine la PORTATA m=10(kg/s)=0,1(kg/Ciclo):
4) CO2 (Anidride Carbonica) CICLO ENTROPICO
      (O=N)→(P=3)→4→5→(O=N), Tab.D, Tav.4, (fig.7,8).
 
Il MISCUGLIO (M) (x=x5) EVAPORA (M”)(x=1) sulla IsoTermoBarica (5-N), si RISCALDA sulla Isotitolo-Isobarica (N-3)∈(BC), poi SURRISCALDA (3-4) infine si ESPANDE T(4-5).
 
 Si ASSEGNA (Tab.D) T1=-50(0C), H1=314, HN=651, S1=3,777, SN=5,288, T2=+10(0C), inoltre (fuori Tabella) T4=50(0C), H4=709, S4=S5=5,192, infine la PORTATA m=10(kg/s)=0,1(kg/Ciclo):

QUALCHE COMMENTO

 Si suppone l’effettiva possibilità di realizzare i CICLI ENTROPICI (fig.3,5,7) descritti in questa RICERCA e riassunti in A),B),C), qualunque siano le Apparecchiature eventualmente dotate di opportune MODIFICHE, ad esempio quelle che possono agevolare le TRASFORMAZIONI Isotitolo-Isobariche dei Primi Lati (OP)∈(FC),(dx=0) tenendo conto dei RECUPERI (fig.4) ottenuti mediante trasmissioni di CALORE dalla ZONA ALTA (S) alla ZONA BASSA (E) del GENERATORE (G).
 
 Questi nuovi CICLI TERMICI interessano tutti gli IMPIANTI TERMICI a VAPORE, in particolare i DISTILLATORI e le MACCHINE FRIGORIFERE.
 
La loro Caratteristica principale consiste nel fatto che nei PRIMI Lati (OP)∈(AC),(dx=0) l’ENTALPIA (dH) equivale allo SCAMBIO TERMICO (δQ) che diventa un DIFFERENZIALE dH=δQ≠TdS, essendo (vedi Tabelle) ΔH≠Tm ΔS. Questo significa (fig.3,5,7) che il LAVORO L=(H4-H5) non rappresenta le AREE Racchiuse e quindi δQ≠TdS non dipende dalla ENTROPIA (dS=δQ/T) del FLUIDO.
 
In ogni caso il RENDIMENTO CRESCE ∀(xO>0), raggiungendo il valore UNITARIO (η=1),∀(x5≥xO) dal CICLO (5→M→3→4→5),(fig.5,6) al CICLO (N→3→4→5→N),(fig.7,8), dove lo SCAMBIO ENERGETICO (Calore δQ e Lavoro δL) diventa praticamente GRATUITO con l’impiego di opportuni FLUIDI FRIGORIFERI a BASSO CONGELAMENTO, posizionando (almeno in parte) i rispettivi DIAGRAMMI ENTROPICI al disotto della TEMPERATURA ESTERNA (TE).
 
Peraltro, tramite opportuni AUTOMATISMI la POSIZIONE delle 2 IsoTermoBariche estreme (1-N),(2-3), rispetto alla TEMPERATURA ESTERNA (TE) e al PUNTO CRITICO (C), può essere facilmente OTTIMIZZATA in TEMPI REALI, allo scopo di trasformare ISTANTE per ISTANTE tutto il CALORE ASSORBITO in ENERGIA di PRIMA SPECIE.
 
Comunque (ripetiamolo) ci troviamo di fronte ad una autentica VERITA’ ASSOLUTA fondata essenzialmente sul VERO CONCETTO di ENTROPIA, una particolare FUNZIONE di STATO ΔS=f(F,s)=g(p,V) incompatibile con i POSTULATI di CARNOT e CLAUSIUS, cioè col SECONDO PRINCIPIO, un evento straordinario che realiza l’utopico

MOTO PERPETUO di SECONDA SPECIE.

RIVENDICAZIONI

I) CICLI-ENTROPICI con RENDIMENTO-UNITARIO specificati in precedenza, di cui RIVENDICHIAMO le possibili MODIFICHE e APPLICAZIONI in quanto rappresenta una NOVITA’, addirittura INCOMPATIBILE col SECONDO-PRINCIPIO-DELLA-TERMODINAMICA, dove i Primi-LATI (OP),(dp=0),(ΔT≠0) appartengono alle ISOTITOLO (FC),(dx=0) comprese fra le Curve-Limiti (AC),(BC) di (ACBA), mentre lo SCAMBIO-TERMICO (QOP) produce un Incremento-ISOBARO di TEMPERATURA (dp=0),(ΔT≠0) fino al ripristino delle EBOLLIZIONI che si SVOLGONO sulle ISOTERMOBARICHE (P-3),(dp=0),(dT=0),(xO£x£1) del VAPORE-SATURO. In questi CASI il CALORE-LATENTE (5-O),(dp=0),(dT=0),(xO£x£1) si INVERTE (cambia SEGNO) nel PUNTO (5),(x=x5) mentre il RENDIMENTO cresce “(x>0) diventando UNITARIO “(xO³x5) dal CICLO (5,M,3,4,5),(fig.5) al CICLO (N,3,4,5,N),(fig.7). In particolare, il Primo-LATO (1-2),(dp=0),(ΔT≠0) del CICLO-RANKINE-HIRN non si svolge come si CREDE nella Zona-LIQUIDA (L) ma sulla Prima-ISOTITOLO adiacente (AC),(dp=0),(ΔT≠0) di (ACBA).
II) CICLI-ENTROPICI della precedente Rivendicazione come descritti negli ESEMPI A),B),C), caratterizzati soprattutto (fig.3,5,7) dalle Trasformazioni-ISOTITOLO (FC),(dx=0) dei Primi-LATI (OP), (dp=0),(ΔT≠0), dove il MISCUGLIO (M),(x=xO) SUBISCE una COMPRESSIONE-ISOTERMICA (Δp>0),(dT=0) nel Punto-INIZIALE (O) e poi il corrispondente RISCALDAMENTO-ISOBARO (ΔT>0),(dT=0) sulla ISOTITOLO (OP),(dp=0),(∆T≠0), come ACCADE nei Primi-LATI (1-2),(dp=0),(ΔT≠0) dei precedenti CICLI-HIRN-ENTALPICI, tenendo conto che nel Punto-INIZIALE (O=5) del CICLO (5,M,3,4,5),(fig.5), il VAPORE-SATURO diventa SECCO.
III) CICLI-ENTROPICI delle precedenti Rivendicazioni, caratterizzati dal fatto che gli IMPIANTI-MOTORI (fig.4,6,8) possono trasformarsi in DISTILLATORI, oppure in FRIGORIFERI, modificando opportunamente le TRASFORMAZIONI, le APPARECCHIATURE e le posizioni delle ISOTERMOBARICHE estreme (1-N),(2-3).
IV) CICLI-ENTROPICI delle precedenti Rivendicazioni, caratterizzati dal fatto (fig.3,5,7) che spostando a destra il Primo-LATO (OP)Î(FC),(x=xO) i Passaggi-di-Stato (5-O) diminuiscono, facendo crescere il RENDIMENTO.
V) CICLI-ENTROPICI delle precedenti Rivendicazioni, caratterizzati dal fatto (fig.5,7) che “(x0³x5) sono privi di CCONDENSA e quindi con Rendimento UNITARIO, dal Ciclo (5,M,3,4,5),(fig.5) al Ciclo (N,3,4,5,N),(fig.7), dove il Calore-Assorbito (Q1) diventa quasi GRATUITO con l’impiego di Fluidi-FRIGORIFERI a Basso-Congelamento.
VI) CICLI-ENTROPICI delle precedenti Rivendicazioni, caratterizzati dal fatto (fig.7,8) che possono realizzarsi nelle VARIETA’ A),B),D), compreso il particolare CICLO (N,3,4,5,N) ritenuto più CONVENIENTE, anch’esso privo di CONDENSAZIONE (Q2=0) e quindi con RENDIMENTO UNITARIO (h=L/Q=1), tenendo conto che abbiamo ADOTTATO la SIMBOLOGIA dei MANUALI-TECNICI.
VII) CICLI-ENTROPICI delle precedenti Rivendicazioni, caratterizzati dal fatto (fig.3,5,7) che l’impiego di Fluidi Frigoriferi a Bassa Temperatura di Fusione (NH3, CO2, SO2, CH4, C2H4, C2H6, C2H8, CH3Cl, i Freon, ecc.) consente di situarli (almeno in parte) al disotto della Temperatura-Ambiente (T2<TA), affinché i corrispondenti Scambi Energetici con l’Esterno (dQ, dL) diventino quasi Gratuiti.
VIII) CICLI-ENTROPICI delle precedenti Rivendicazioni, caratterizzati dal fatto (fig.5,7) che, tramite opportuni Automatismi, la collocazione delle due Isotermobariche estreme (1-N),(2-3) rispetto alla Temperatura-Ambiente può Ottimizzarsi in Tempi-Reali, affinché Istante per Istante avvenga la totale Trasformazione del Calore-Assorbito in Lavoro-Meccanico, realizzando così il cosiddetto “MOTO-PERPETUO-DI-SECONDA-.SPECIE”:
IX) CICLI-ENTROPICI delle precedenti Rivendicazioni, caratterizzati dal fatto che nel Recupero di Calore da Alta a Bassa Temperatura, valido per ogni Ciclo, conviene applicare un Circuito-Autonomo in parallelo (fig.4) dove il Liquido-Circolante, mosso da un Direziometro (N) e agevolato da un Polmone (M) di Gas-Inerte, viene introdotto dalla Pompa (P) ad una Pressione (p*) abbastanza Alta (p*>p) rispetto a quella p=f(T) del suo Vapore-Saturo.
X) CICLI-ENTROPICI delle precedenti Rivendicazioni, caratterizzati dal fatto che nel Recupero di Calore (fig.4) conviene RICICLARE il Vapore-Surriscaldato (4,4’) che dovrebbe incrementare il Lavoro-Isentropico (4,5).

Seguono i DISEGNI (4 Tabelle, 8 Figure e 4 Tavole).

H2O (Acqua) TF=0(0C), TC=374,15(0C)                                                                                                                                                 TAB.A
T
(0C)
p
(Kp/cm2)
H’
(kJ/kg)
H"
(kJ/kg)
H"-H’
(kJ/kg)
S’
(kJ/kgK)
S"
(kJ/kgK)
374,15
225,6
2100
2100
0
4,430
4,430
340
150,0
1595
2622
1027
3,661
5,336
300 (400)
87,6
1345
2749 (3117)
1404
3,255
5,705 (6,293)
250 (400)
40,6
1086
2801 (3212)
1715
2,793
6,072 (6,774)
200 (400)
16,0
852
2793 (3254)
1941
2,331
6,432 (7,243)
100
1,033
419
2676
2257
1,307
7,355
30
0,043
126
2556
2430
0,437
8,452
20
0,024
84
2537
2453
0,296
8,666

CF2Cl2 (Freon 12), TF=-155(0C), TC=115,5(0C)                                                                                                                                    TAB.B
T
(0C)
p
(kp/cm2)
H'
(kJ/kg)
H"
(kJ/kg)
H"-H'
(kJ/kg)
S'
(kJ/kgK)
S"
(kJ/kgK)
115,5
40,88
564
564
0
4,612
4,612
100
33,61
529
597
68
4,519
4,701
50
12,39
468
593
125
4,352
4,738
10 (30)
4,31
428
578 (590)
150
4,220
4,750 (4,790)
0
3,15
419
574
155
4,187
4,754
-25
1,26
396
562
166
4,101
4,768
-50
0,400
375
549
174
4,012
4,793
-70
0,126
359
539
180
3,938
4,842

NH3 (Ammoniaca), TF=-77,9(0C), TC=132,4(0C)

T
(0C)
p
(kp/cm2)
H'
(kJ/kg)
H"
(kJ/kg)
H"-H'
(kJ/kg)
S'
(kJ/kgK)
S"
(kJ/kgK)
132,4
115,2
1320
1320
0
6,700
6,700
100 (150)
84,5
945
1655 (1890)
710
5,680
7,620 (8,250)
50
20,73
659
1711
1052
4,984
8,241
10 (50)
6,27
465
1691 (1790)
1226
4,353
8,684 (9,040)
0
4,38
419
1681
1262
4,181
8,809
-25
1,546
305
1649
1344
3,751
9,167
-50
0,417
194
1608
1414
3,300
9,620
-60
0,223
151
1591
1440
3,084
9,842

CO2 (Anidr.Carbonica) TF=-56,6(0C), TC=31(0C)                                                                                                                                 TAB.D
T
(0C)
p
(kp/cm2)
H'
(kJ/kg)
H"
(kJ/kg)
H"-H
(kJ/kg)
S'
(kJ/kgK)
S"
(kJ/kgK)
31
75,00
559
559
0
4,646
4,646
20
58,46
477
633
156
4,383
4,913
10 (50)
45,95
446
647 (709)
201
4,278
4,989 (5,192)
0
35,54
419
654
235
4,187
5,047
-10
26,99
394
656
262
4,098
5,092
-20
20,06
372
656
284
4,017
5,138
-30
14,55
352
655
303
3,939
5,185
-50
6,97
314
651
337
3,777
5,288