Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ENTROPÍA
o, en la forma de tasa, como
s e ≥ s i
a
Q # k
T k
a m# is i a m# es e S # gen dS CV >dt1kW>K2 (7-83)
Es posible expresar esta relación de balance de entropía como:
La tasa de cambio de entropía dentro del volumen de control durante un
proceso es igual a la suma de la tasa de transferencia de entropía a través de
la frontera del volumen de control por la transferencia de calor, la tasa neta de
transferencia de entropía en el volumen de control por flujo másico, y la tasa
de generación de entropía dentro de las fronteras del volumen de control como
resultado de irreversibilidades.
s i
FIGURA 7-64
La entropía de una sustancia siempre
aumenta (o permanece constante en el
caso de un proceso reversible) cuando
fluye a través de un dispositivo de un
solo flujo, estacionario y adiabático.
La mayoría de los volúmenes de control que se encuentran en la práctica
(turbinas, compresores, toberas, difusores, intercambiadores de calor, tuberías
y ductos) operan en forma estacionaria, por lo tanto no experimentan ningún
cambio en su entropía. En consecuencia, la relación del balance de entropía para
un proceso general de flujo estacionario puede obtenerse de la ecuación 7-83 al
hacer dS CV /dt 0 y reacomodando los términos para tener
Flujo estacionario: S # gen a m# es e a m# is i a
Q # k
T k
(7-84)
Para dispositivos de flujo estacionario con un solo flujo (una entrada y una
salida), la relación del balance de entropía se simplifica a
Flujo estacionario, un solo flujo: S # gen m # 1s e s i 2 a
Q # k
T k
(7-85)
Para el caso de un dispositivo adiabático con un solo flujo, la relación de balance
de entropía se simplifica aún más a
Flujo estacionario, un solo flujo, adiabático: S # gen m # 1s e s i 2 (7-86)
lo cual indica que la entropía específica del fluido debe aumentar cuando
fluye a través de un dispositivo adiabático porque S . gen 0 (Fig. 7-64). Si el
flujo a través del dispositivo es reversible y adiabático, entonces la entropía
permanecerá constante, s e s i , sin importar los cambios en otras propiedades.
EJEMPLO 7-17 Generación de entropía en un muro
En una casa ocurre transferencia estacionaria de calor a través de un muro de
ladrillo de 5 7 m cuyo espesor es de 30 cm. En un día en el que la temperatura
exterior es de 0 °C, la casa se mantiene a 27 °C, mientras que las
temperaturas de las superficies interior y exterior del muro han sido medidas
en 20 °C y 5 °C, respectivamente, con una tasa de transferencia de calor a
través de la pared de 1 035 W. Determine la tasa de generación de entropía
en el muro y la de generación de entropía total asociada con este proceso de
transferencia de calor.
Solución Se considera la transferencia de calor estacionaria a través de un
muro. Para la tasa de transferencia de calor, las temperaturas de las paredes
y de los alrededores especificadas, se determinarán la tasa de generación de
entropía dentro del muro y la tasa de generación de entropía total.
Suposiciones 1 El proceso es estacionario, por lo tanto la tasa de transferencia
de calor a través de la pared es constante. 2 La transferencia de calor a
través de la pared es unidimensional.