MÁQUINA TÉRMICA-ENUNCIADO de Kelvin-Planck- 2da LEY DE LA TERMODINÁMICA

Una máquina térmica es un dispositivo cuyo objetivo es convertir calor en trabajo. Para ello, utiliza de una sustancia de trabajo (vapor de agua, aire, gasolina) que realiza una serie de transformaciones termodinámicas de forma cíclica, para que la máquina pueda funcionar de forma continua. A través de dichas transformaciones la sustancia absorbe calor (normalmente, de un foco térmico) que transforma en trabajo.

El desarrollo de la Termodinámica y más en concreto del Segundo Principio vino motivado por la necesidad de aumentar la cantidad de trabajo producido para una determinada cantidad de calor absorbido. De forma empírica, se llega así al primer enunciado del Segundo Principio
 

*Les recomiendo ver este excelente video que explica el enunciado de Kelvin PLank y el segundo principio 

Enunciado de Kelvin-Planck

No es posible ninguna transformación cíclica que transforme íntegramente el calor absorbido en trabajo. 

Este enunciado implica que la cantidad de energía que no ha podido ser transformada en trabajo debe cederse en forma de calor a otro foco térmico, es decir, una máquina debe trabajar al menos entre dos focos térmicos. El esquema más sencillo de funcionamiento es entonces el siguiente:

Absorbe una cantidad de calor Q1 de un foco caliente a una temperatura T1
Produce una cantidad de trabajo W
Cede una cantidad de calor Q2 a un foco frío a una temperatura T2

Como la máquina debe trabajar en ciclos, la variación de energía interna es nula. Aplicando el Primer Principio el trabajo producido se puede expresar:

En general, se define Potencia (P) como el trabajo dividido por el tiempo, en caso de las máquinas corresponde entonces al trabajo producido en un segundo. En el S.I. de Unidades se mide en Watios (J/s)

Rendimiento (η)

El objetivo de una máquina es aumentar la relación entre el trabajo producido y el calor absorbido; se define pues el rendimiento como el cociente entre ambos. Si tenemos en cuenta la limitación impuesta por enunciado de Kelvin-Planck, el trabajo es siempre menor que el calor absorbido con lo que el rendimiento siempre será menor que uno:

Habitualmente se expresa el rendimiento en porcentaje, multiplicando el valor anterior por cien. Para las máquinas más comunes este rendimiento se encuentra en torno al 20%.

CARACTERISTICAS DE LOS PROCESOS CICLICOS

Fuente: http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo2p/maquinas.html

Cuestionario:

1-Exprese la definición de “Máquina térmica”. ¿Qué tipo de transformaciones termodinámicas utiliza y por qué?

2- Qué sucede con el estado inicial y final en las transformaciones cíclicas?
3-Con qué objetivo se desarrolló el segundo principio de la termodinámica?

4- Buscar la definición de "eolípila" o móvil perpetuo de primera especie. ¿Qué diferencia existe entre este invento y el desarrollo del 2do principio? 

5-¿Cuál es el enunciado de Kelvin-Plank? Explique en qué consiste.
6- Describa qué es potencia y qué es rendimiento.

7-¿Cual es el valor de rendimiento y cómo se expresa?