Articulo El enunciado de KelvinPlanck

El enunciado de Kelvin-Planck en una maquina térmica.
Julio González
Álvaro Arjona
Ormelis Jordán
Estudiantes de la facultad de ingeniería eléctrica | Universidad Tecnológica de Panamá | Sede Azuero.

Resumen: mediante el transcurso del tiempo, el humano ha sido capaz de hacer muchos inventos, favoreciendo el estilo de vida de todos, y uno de los temas más importantes que ha revolucionado a lahumanidad, es la ciencia de la termodinámica. Cuyo tema en específico, son las máquinas termodinámicas que a su vez siguen las normas de las leyes termodinámicas propuestas y comprobadas por científicos del pasado.
El enunciado de Kelvin-Planck nos dice que cada máquina térmica al añadirle calor de una fuente, es posible aprovechar cierta cantidad de calor, para entonces convertirlo en energíamecánica (movimiento), pero no es posible aprovechar todo este calor, ya que se necesita un sumidero de baja temperatura al que se debe ser expulsado el calor de desecho para cumplir esta ley.
Entonces, este proceso obtiene una dirección, y tiene como destino dos cosas: el trabajo mecánico y el calor de desecho.
Existen diferentes tipos de motores de combustión, y en esta investigación solo sehablará del motor a diésel y el motor de gasolina (Otto), cada uno con sus respectivas propiedades y formulas, para deducir sus comportamientos a la hora de calcular y obtener resultados sobre su eficiencia térmica.

Palabras claves: trabajo efectuado, calor aprovechado, eficiencia térmica, calor de desecho.
1. Introducción: En este reporte, nuestra investigación tratará de llegar a lo más profundodel tema tan interesante que es el enunciado de Kelvin y Planck, una serie de resultados que nos hace ver la realidad de los sistemas termodinámicos y que debemos tomar en cuenta a la hora de resolver problemas tanto escritos y propuestos, como los de la vida real al tratar con una máquina térmica. Nuestro objetivo en esta investigación es dar a conocer que este enunciado es cierto, comprobándolocon una serie de investigaciones, ensayos y errores. Nuestro criterio es tomar en cuenta cada propiedad, o cada magnitud que existe dentro de un proceso termodinámico referente al enunciado de Kelvin y Planck, los resultados, las leyes, los procesos, los cambios de estados, los alrededores, entre otros. Se analizará cada resultado del mismo, sin omitir las leyes de la termodinámica, principalmentela segunda ley, la eficiencia que produce una maquina térmica al convertir el calor a cierto grado de trabajo, gracias a un ciclo termodinámico dependiente de sus respectivos factores.


Fig. 1. Diagrama de aprovechamiento y desecho de calor.

Por ejemplo, en un motor diésel, la eficiencia térmica la podemos calcular mediante la ecuación:

Donde rE es la relación de expansión, rc es la relaciónde compresión, “y” es la proporción de capacidades caloríficas y n la eficiencia térmica.
Para cada ciclo o proceso termodinámico sea reversible o no reversible, se debe estudiar cada propiedad, para saber el porqué de dichos comportamientos en sus estados termodinámicos. En esta investigación, se desarrollará a cabo, principalmente la segunda ley de la termodinámica, ya que dentro de ella está elprincipio de Kelvin-Planck, famosos científicos que han comprobado sus principios y hasta la actualidad no se ha podido comprobar lo contrario.
Este principio se logra comprobar en máquinas térmicas con procesos similares, donde se puede calcular la eficiencia de cada máquina con ecuaciones y deducciones tomando en cuenta la segunda ley que dice “Los procesos ocurren en cierta dirección, laenergía producida tiene calidad y cantidad”.
Pero no es del todo especifico, hay que tomar en cuenta que la calidad del trabajo nunca será igual o mayor al calor relativamente proporcionado.
La salida de trabajo la podemos denotar como la diferencia del trabajo de entrada y el de salida, producida desde un principio por una fuente de calor a alta temperatura, y con el factor de sumidero a una...