Sistema termodinamico: cos’è e quali vantaggi energetici?
Cos’è un sistema termodinamico e come si classificano? Andiamo a vedere i vantaggi energetici della termodinamica.
Andiamo a vedere cos’è un sistema termodinamico e che differenza c’è tra sistema termodinamico aperto, chiuso e isolato.
Come avviene lo scambio di energia e materia in questi sistemi termodinamici? Cosa centrano questi sistemi con la produzione di energia termica domestica?
Andiamo a vedere insieme come vengono sfruttati i principi della termodinamica e come avviene lo scambio di energia e materia all’interno di questi sistemi.
Che tipo di sistema è un pannello solare termodinamico? Come questo sistema riesce a produrre energia elettrica per il risparmio energetico?
Andiamo a scoprire insieme come il linguaggio scientifico della termodinamica ha un risvolto pratico sul risparmio della bolletta.
Cos’è un sistema termodinamico?
Per sistema termodinamico si intende un’area circoscritta di materia che è fisicamente o idealmente separata dall’universo circostante (ambiente esterno) attraverso una superficie di controllo.
Tutto ciò che ha una massa che si distingue dall’ambiente circostante può considerarsi quindi un sistema termodinamico a partire da un pezzo di ferro fino a finire ad una quantità d’ossigeno. Un sistema termodinamico può essere classificato in 3 modi:
- sistema termodinamico aperto;
- sistema termodinamico chiuso;
- sistema termodinamico isolato.
Andiamo a vederli uno ad uno e le principali caratteristiche che differenziano questi sistemi termodinamici.
Sistema termodinamico: aperto
Un sistema termodinamico aperto come abbiamo visto nell’immagine precedente è un sistema che riesce a scambiare sia energia che materia attraverso il suo confine con l’ambiente esterno.
Un esempio di sistema aperto si può considerare una piscina in cui l’acqua al suo interno può uscire ed entrare ed essere riscaldata da un sistema termodinamico oppure raffreddata dall’aria esterna.
Anche il corpo umano può essere un altro esempio di sistema termodinamico aperto, basti pensare all’aria che scambiamo con l’ambiente esterno attraverso le vie respiratorie oppure dal cibo che ingeriamo.
Sistema termodinamico: chiuso
Un sistema termodinamico chiuso invece riesce a scambiare con l’universo esterno solamente energia.
Sono esempi di sistemi chiusi i circuiti di riscaldamento domestico come può essere una pentola a pressione con la valvola bloccata. Infatti riesce a scambiare solamente energia termica in quando la materia al suo interno come può essere il vapore acqueo non può fuoriuscire rimanendo chiusa dentro il sistema.
Come vedremo più avanti i pannelli solare termodinamici possono essere considerato dei sistemi termodinamici chiusi, infatti si tratta di un circuiti di riscaldamento delle unità abitative che permettono di scambiare energia termica.
Sistema termodinamico: isolato
Infine ci sono i sistemi termodinamici isolati che non possono scambiare con l’ambiente esterno né energia né materia.
L’universo può essere considerato l’unico sistema isolato esistente perché non scambia niente con l’esterno in quanto si suppone appunto che all’esterno non ci sia niente.
Quindi un sistema termodinamico isolato può considerarsi un concetto solamente astratto.
Sistema solare termodinamico
Come hai letto in precedenza un sistema solare termodinamico si tratta di un sistema termico chiuso il quale favorisce con l’ambiente esterno l’esclusivo scambio di energia, in questo caso termica.
Un pannello solare termodinamico quindi permette ad un’abitazione il riscaldamento sia di ambienti che dell’acqua calda sanitaria con un vantaggioso ritorno economico.
Il funzionamento di un pannello termodinamico si basa sui principi della termodinamica (ciclo di Carnot) nel particolare unisce due tecnologie complementari:
- pompa di calore;
- collettore solare termico.
Nella prima fase del circuito solare termico un fluido refrigerante entra in un circuito chiuso all’interno del pannello solare termodinamico. Attraverso l’azione dell’energia solare questo fluido viene riscaldato in modo da ottenere calore.
Questo calore ottenuto viene trasferito verso uno scambiatore attraverso l’aiuto di un piccolo compressore che riscalda l’acqua sanitaria. Successivamente una volta completato il ciclo termico il fluido si raffredda e il ciclo si ripete.
La forza termodinamica di questo sistema consiste nei pannelli termodinamici, questi captano il calore indipendentemente dai fattori climatici. Per un approfondimento sul loro costo e quali sono gli inventivi disponibili per il 2017 ti consiglio di leggere un recente articolo esplicativo sui pannelli termodinamici.
Conclusione
Come abbiamo visto quindi il funzionamento di un sistema solare termodinamico possiamo concludere come il linguaggio scientifico della termodinamica ha un risvolto pratico sul risparmio della bolletta.
I sistemi solari termodinamici garantiscono infatti una riduzione significativa sul consumo d’energia e rappresentano un investimento davvero vantaggioso. Inoltre un pannello solare termodinamico è perfettamente integrabile con altri sistemi di risparmio energetico.