Benzina Vs Diesel: termodinamica

J.Kay

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Senza entrare troppo nei dettagli, tutti i motori a scoppio funzionanti secondo il ciclo Otto possono venir "disegnati" su un diagramma Temperatura-Entropia (T-s), in cui sono tracciate le curve di uguale pressione (isobare) in funzione della temperatura per ogni singolo "gas", per esempio aria-benzina o aria-diesel. Da tale diagramma, detto anche diagramma di Carnot, si può esattamente determinare la quantità d'energia che può essere trasformata in lavoro meccanico per ogni singolo ciclo di combustione.

In tutti i motori si parte infatti dall'aria aspirata dal filtro a pressione atmosferica (circa 1 bar), la si comprime di circa 10 volte (rapporto di compressione), si inietta il carburante e si innesca poi la combustione, cosa che crea un aumento sia di temperatura che di pressione. Questa energia "termica" può poi essere trasformata in lavoro "meccanico" lasciando espandere i gas di scarico di nuovo fino a pressione atmosferica e a temperatura ambientale.

II motore può funzionare proprio perchè l'energia meccanica "recuperata" durante l'espansione è maggiore di quella necessaria per la compressione del gas (ci mancherebbe altro, con tutta la benzina che ci buttiamo dentro). Come dire: l'espansione di un gas ad ALTA temperatura "da" più energia di quanta ce ne voglia per comprimerlo a BASSA temperatura ... niente male.

A questo punto vale la pena di ricordare che, come altrove, anche in termodinamica NULLA si CREA e NULLA si DISTRUGGE, ma TUTTO si TRASFORMA, spesso e volentieri in calore, la forma di energia più banale e più difficile da "trasformare" ...

E i nostri motori Otto non fanno eccezione: partendo da aria fredda e lavoro meccanico e aggiungendo carburante si ottengono gas di scarico caldi, ad alta pressione e rumorosi con anche una certa dose di lavoro meccanico: il bilancio energetico è abbastanza deludente, solo circa il 30% dell'energia chimica contenuta nel carburante può essere trasformata in energia meccanica (quella che fa muovere il veicolo), il resto (0.7 litri di benzina ogni litro immesso) fa a finire in calore, rumore, puzza e gas nocivi ...

Per rendere l'idea se l'impianto di riscaldamento che ognuno di noi ha in casa funzionasse così, per passare l'inverno vi occorrerebbero 9000 litri di gasolio invece di 3000.

La vera brutta notizia e che purtroppo non ci sono rimedi: dal diagramma di Carnot si può comodamente evincere che il rendimento MASSIMO ottenibile da un motore a scoppio si situa attorno al 37% per la benzina e al 42% per il diesel, questo nota bene nella migliore delle ipotesi (pedale del gas a fondo, regime di coppia massima) cioè praticamente mai ... per il resto del tempo bisogna accontentarsi di valori del 10-20 % per la benzina e del 20-30% per il diesel.
 

gfilips

Alfista principiante
11 Settembre 2006
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già, mi ritorna in mente l'esame di termodinamica

Se non ricordo male poi il rendimento lo aumento proporzionalmete al rapporto di compressione, che purtroppo nel caso del benzina non può superare tipo il 14-15:1 oltre il quale entra in scena l'autoaccensione. Nel diesel si arriva anche a 20:1 tanto funziona grazie all'autoaccensione stessa, però poi c'è il problema di realizzare strutture meccaniche in grado di sopportare tali valori di compressione.
 

marcodiesel

Alfista principiante
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il mio prof, durante il master di macchine termiche ha detto che il futuro sarà due tempi benzina con turbina......
 

Vise

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il mio prof, durante il master di macchine termiche ha detto che il futuro sarà due tempi benzina con turbina......

wow mi viene in mente la rgv gamma con turbo...improbabile come consumi e come coppia aiuto,è come avere una calibro 50 puntata alla tempia !
 

marcodiesel

Alfista principiante
15 Gennaio 2013
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ahaha!! si....pero' se ne parlava come futuro a 20-30 anni, il master era al CNR.....
 

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