Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

78
ENERGÍA, TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
y potencial de la bola, junto con superar la resistencia al movimiento a causa
de la fricción (la cual realiza trabajo de fricción). El balance de energía general
para cualquier sistema que experimenta cualquier proceso es
E entrada E salida
⎫
⎪
⎪
⎬ ⎪⎪⎭
Transferencia de energía neta
por calor, trabajo y masa
¢ E sistema
⎫
⎪⎬⎪⎭
Cambio en las energías interna,
cinética, potencial, etcétera
Entonces el balance de energía para la bola en un proceso entre los puntos 1
y 2 se convierte en
o
w fricción 1ec 2 ep 2 2 1ec 1 ep 1 2
V 2 1
2 gz 1 V 2 2
2 gz 2 w fricción
puesto que no hay transferencia de energía por calor o masa y ningún cambio
en la energía interna de la bola (el calor que se genera por el calentamiento
debido a la fricción se disipa al aire circundante). Comúnmente el término del
trabajo de fricción w fricción se expresa como e pérdida para representar la pérdida
(conversión) de energía mecánica por energía térmica.
Para el caso ideal de movimiento sin fricción, la última relación se reduce a
V 2 1
2 gz 1 V 2 2
2 gz 2 o V 2
gz C constante
2
donde el valor de la constante es C gh. Es decir, cuando los efectos de fricción
son insignificantes, la suma de las energías cinética y potencial de la bola
permanece constante.
Comentario Ésta es una forma más intuitiva y adecuada de la ecuación de la
conservación de la energía para éste y otros procesos similares como el movimiento
oscilatorio del péndulo de un reloj de pared.
FIGURA 2-54
La definición de desempeño no se limita
sólo a la termodinámica.
Blondie © King Features Syndicate.
2-7 ■ EFICIENCIA EN LA CONVERSIÓN
DE ENERGÍA
Eficiencia es uno de los términos más usados en termodinámica, e indica qué
tan bien se realiza un proceso de conversión o transferencia de energía. Asimismo,
este término resulta uno de los que en general son mal usados en termodinámica,
además de ser una fuente de malas interpretaciones. Esto se debe
a que se usa sin una definición adecuada, lo cual se aclara a continuación y se
definen algunas de las eficiencias más usadas en la práctica.
El desempeño o eficiencia se expresa en términos de la salida deseada y la
entrada requerida (Fig. 2-54), de la siguiente manera:
Salida deseada
Desempeño
Salida requerida
(2-41)
Si acude a una tienda a comprar un calentador de agua, un vendedor experto
le dirá que la eficiencia de uno eléctrico es de alrededor de 90 por ciento (Fig.
2-55). Es posible que esto sea confuso dado que los dispositivos de calentamiento
de los calentadores eléctricos son resistencias, y la eficiencia de éstas
es de 100 por ciento porque convierten en energía térmica toda la energía