Fisica/Meccanica:Quale è la miglior macchina a rendimento energetico?

[razziadacqua]

Studiando Biochimica ho appreso che la Glicolisi è la reazione chimica con il miglior rendimento energetico in assoluto:su 680KCal disponibili da un ipotetica decomposizione totale della Molecola di Glucosio,ne ricavaiamo ben il 40%,tipo 268,5KCal.
In particolare il trucco sta nel fatto che la reazione avvene per tanti piccoli gradi,mediata da tanti enzimi,suddivisa in molti passaggi(solo 10nella glicolisi,altri 10nel ciclo di Krebs,8-10nella catena ossidativa...)in modo tale da non liberare tutta l energia subito e perderla.In questo modo nn si danneggia termicamente la cellula e nn si perde energia preziosa.La biochimica e i primi 3mlrd di anni di vita della terra hanno fatto questo,la vita simbiontica tra cellule eucariotiche e mitcondri hanno creato un qlcs di "perfetto".

Mi chiedevo a che punto sono invece le nostre macchine e quali problemi abbiamo risolto nell ultimo secolo a riguardo.(per macchine intendo TUTTO non solo auto o motori )

[aceto876]

Alla fine un rendimento dipende sempre da come lo definisci. Facciamo un esempio con dei numeri a casaccio così mi spiego. Supponiamo di avere un impianto che converete l'energia del combustibile in energia meccanica. Una buona macchina può superare il 40% di rendimento nel senso che l'energia meccanica ottenuta è, supponiamo, 45% dell'energia termica spesa. Se però usassimo una parte del calore "di scarto" dell'impianto (supponiamo pari al 35% dell'energia immessa) per riscaldare un ambiente, allora l'80% dell'energia del combustibile è stata impiegata utilmente. In questo caso abbiamo un differente rendimento che sarà pari appunto all'80%.

Tornando ai mitocondri: il loro 40% immagino sia riferito all'energia chimica disponibile per gli altri scopi della cellula e per le altre reazioni biologiche. Bisognerebbe confrontare questo 40% coi processi chimici industriali. Non ne so niente, ma penso che se questi ultimi hanno rendimenti superiori, è perchè le reazioni possono avvenire in condizioni incompatibili con i cicli biologici. Come dici tu la natura ha perfezionato il processo per miliardi di anni, dubito che a pari condizioni si possa fare di meglio!

[leox@mitoalfaromeo]

parlando da sottospecie di ingegnere ti do qualche dato.. vado a memoria.
automobile, rendimento "meccanico"=>30% circa
impianti termoelettrici con spillamenti e vapore surriscaldato= anche sopra il 40% (forse 60 negli impianti più spinti con recupero del calore in ciclo chiuso)
motori elettrici=> anche 90%
stufe=>100% (vedere anche secondo principio della termodinamica)

ad ogni modo non è poi così importante (cioè, non è l'unica cosa da considerare) il rendimento, quanto l'energia utile rapportata alla fonte. es. un termovalorizzatore può avere anche rendimento relativamente basso ma ha fonte energetica a costo zero con benefici all'ambiente derivati dal consumo dei rifiuti...
discorso simile si può fare per il nucleare...

magari cerco nei miei appunti di impieghi dell'energia..

[Athlon]

i motori elettrici ed i trasformatori se fatti per bene possono arrivare al 95-98%

Attualmente i migliori motori elettrici come rendimento sono quelli che equipaggiano le auto solari da gara come ad esempio il Sunracer della General Motors che nonostante l'eta' (ha quasi 20 anni) e' ancora abbastanza competitivo

[jesusquintana]

infatti, il valore del rendimento dipende molto da cosa entra e da cosa esce, per esempio il rendimento di un ingranaggio e' circa 99%, di un trasformatore industriale raffreddato ad olio 98%... ma entra ed esce la stessa forma di energia. Tra i motori, gli elettrici hanno i rendimenti piu' alti, mentre nella produzione di energia tradizionale il record spetta ai cicli combinati a 3 livelli con reheat, che sfiorano il 60%. Alcuni Diesel industriali sfiorano invece il 50%.

[ironmanu]

Originariamente inviato da razziadacqua

Studiando Biochimica ho appreso che la Glicolisi è la reazione chimica con il miglior rendimento energetico in assoluto:su 680KCal disponibili da un ipotetica decomposizione totale della Molecola di Glucosio,ne ricavaiamo ben il 40%,tipo 268,5KCal.
In particolare il trucco sta nel fatto che la reazione avvene per tanti piccoli gradi,mediata da tanti enzimi,suddivisa in molti passaggi(solo 10nella glicolisi,altri 10nel ciclo di Krebs,8-10nella catena ossidativa...)in modo tale da non liberare tutta l energia subito e perderla.In questo modo nn si danneggia termicamente la cellula e nn si perde energia preziosa.La biochimica e i primi 3mlrd di anni di vita della terra hanno fatto questo,la vita simbiontica tra cellule eucariotiche e mitcondri hanno creato un qlcs di "perfetto".

Mi chiedevo a che punto sono invece le nostre macchine e quali problemi abbiamo risolto nell ultimo secolo a riguardo.(per macchine intendo TUTTO non solo auto o motori )

beh trasformatori e motori elettrici fanno ben di meglio!

[xenom]

vi ricordate la famosa pompa idrosonica?
sull'articolo che postai c'era scritto che arrivava al 120% di rendimento, cosa assurda perché violerebbe la termodinamica, però penso che in effetti arrivi almeno ad un buon 95-98%... Sfrutta vari fenomeni (Cavitazione , termoluminescenza, sonoluminescenza, attrito, altro) e riscalda l'acqua.

ps: cmq in vari siti noto che il rendimento è elevatissimo, forse arriva al 99.9%

http://www.nexusitalia.com/nexus_new...=439&Itemid=71

http://www.xmx.it/pompaidrosonica.htm

http://www.infinite-energy.com/iemag...iceupdate.html

http://www.alternativescience.com/over-unity.htm

[pietro84]

secondo me i grossi trasformatori elettrici. arrivano anche poco oltre il 99%
i motori elettrici meno perchè hanno cmq una parte meccanica rotante che limita il rendimento.

[giannola]

Originariamente inviato da leox@mitoalfaromeo

... in ciclo chiuso
motori elettrici=> anche 90%
stufe=>100% (vedere anche secondo principio della termodinamica)

1. che sarebbe un ciclo chiuso ? , se è un ciclo è necessariamente
chiuso

2. nessuna macchina termica può raggiungere il 100% di rendimento, equivale a convertire tutta l'energia in lavoro

[Guts]

con questo

impianti termoelettrici con spillamenti e vapore surriscaldato= anche sopra il 40% (forse 60 negli impianti più spinti con recupero del calore in ciclo chiuso)

penso intendesse che il calore viene recuperato e nn viene disperso nell'ambiente

[stbarlet]

Originariamente inviato da giannola

1. che sarebbe un ciclo chiuso ? , se è un ciclo è necessariamente
chiuso

2. nessuna macchina termica può raggiungere il 100% di rendimento, equivale a convertire tutta l'energia in lavoro

beh ma scusa non è quello che sueccede? se attacchi una stufa in camera tua tutta l'energia viene trasformata in calore.

[razziadacqua]

Mhhh tutte cose molto interessanti grazie:ero perfettamente ignorante in materia.

Cmq io penso che il miracolo invidiato della Glicolisi sia il fatto che dall Energia POTENZIALMENTE immagazzinabile da una molecola(Glucosio 680Kcal)la cellula riesca a:
-liberarla tutta per gradi
-a liberarla e ad immagazzianarla per riutilizzarla il 40%
Ineffetti non avevo considerato il discorso del"cosa entra e cosa esce"...certo ovvio che una stufa elettrica ha quasi il 100% non è difficile creare calore.
Ma penso che allora l esempio più vicino sia quello di un motore a combustibile od elettrico:
ovvero quella quantità di Calorie(meglio Joule no?)potenzialmente liberabile dal combustile,quante ne riotteniamo dal motore in azione.

Cioè ora io nn sò potenzialmente i legami di 1litro di Benzina quanti Joule abbiano ma io sapevo che l energia meccanica liberata dal motore non supera il 40-50% dell energia potenziale chimica del combustibile.

A riguardo di motori elettrici penso valga lo stesso metro di paragone no?Una corrrente elettrica può essere espressa in Joule no?...bè un motore elettrico sviluppa in energia meccanica il 90% della Energia della Corrente? :/ però...

[giannola]

Originariamente inviato da stbarlet

beh ma scusa non è quello che sueccede? se attacchi una stufa in camera tua tutta l'energia viene trasformata in calore.

No, io ho detto che nn tutto il calore può essere convertito in lavoro.
Quello che dici è il contrario, se è tutto calore, nn c'è lavoro

[stbarlet]

io non ho usato la parola lavoro

[giannola]

Originariamente inviato da stbarlet

io non ho usato la parola lavoro

Energia = Calore - Lavoro

Se 100 Energia = 100 Calore -> 0 Lavoro

Non è invece pensabile il contrario, ovvero che tutto il calore si converta in lavoro (tranne solo nelle macchine ideali).

[razziadacqua]

Originariamente inviato da giannola

Non è invece pensabile il contrario, ovvero che tutto il calore si converta in lavoro (tranne solo nelle macchine ideali).

Ecco io infatti mi chiedevo quello

cioè quali sono i livelli di conversione dell energia chimica di un combustibile in lavoro o quanto meno di immagazzinarla.

[giannola]

Originariamente inviato da razziadacqua

Ecco io infatti mi chiedevo quello

cioè quali sono i livelli di conversione dell energia chimica di un combustibile in lavoro o quanto meno di immagazzinarla.

dai libri di fisica(halliday/resnick) in linea generale un motore ideale (nn reale) può convertire tutto il calore in lavoro.
I motori termici che seguono il ciclo di carnot (il più efficiente) dovrebbero attestarsi tra il 50/60 %
I classici motori a scoppio hanno un rendimento del 25% circa

[Cfranco]

Originariamente inviato da xenom

vi ricordate la famosa pompa idrosonica?

Come potremmo mai dimenticarla ?

[xenom]

Originariamente inviato da Cfranco

Come potremmo mai dimenticarla ?

ahahah ci avrei scommesso 10000000000 euro che tu te la ricordavi

ti ricordi sicuramente anche il topic sulle overunit, con tanto di persone pro-overunit invitate da me nel topic... mitica la battaglia tra pro-termodinamica e contro-termodinamica. Quasi quasi lo riuppo quel topic, è troppo una genialata

[dupa]

i migliori rendimenti si ottengono con il ciclo di Carnot, Stirling ed Ericson. (poi ovviamente il rendimento dipende dalle due temperature tra le quali operano)

il più usato è il Stirling