Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 7
Análisis Se toma al muro inicialmente como el sistema (Fig. 7-65), el cual es
un sistema cerrado porque durante el proceso ninguna masa cruza sus fronteras.
Se observa que durante el proceso el cambio de entropía del muro es cero
debido a que el estado, y por lo tanto la entropía, de la pared no cambian
en ningún punto de ésta. El calor y la entropía entran de un lado del muro y
salen por el otro.
La forma de tasa de balance de entropía para el muro se simplifica a
S
# entrada S
# salida S
# 123 123
gen
123
dS sistema >dt
Tasa de transferencia
neta de entropía por
calor y masa
Tasa de generación
de entropía
a Q
#
T b a Q
#
entrada T b salida
S
# gen 0
¡ 0 (estable)
Tasa de cambio
de entropía
1 035 W
293 K 1 035 W
278 K S# gen 0
Por consiguiente, la tasa de generación de entropía en el muro es
27 °C 30 cm
20 °C
Muro
de ladrillo
Q
5 °C
FIGURA 7-65
Esquema para el ejemplo 7-17.
0 °C
S gen,muro 0.191 W/K
Observe que la transferencia de entropía por calor en cualquier localidad es
Q/T en dicha localidad y la dirección de transferencia de entropía es igual a la
dirección de transferencia de calor.
Para determinar la tasa de generación de entropía total durante este proceso
de transferencia de calor, se extiende el sistema para incluir las regiones
en ambos lados de la pared que experimentan un cambio de temperatura.
Entonces un lado de la frontera del sistema se encuentra a la temperatura de
la habitación mientras el otro, a la temperatura exterior. El balance de entropía
para este sistema extendido (sistema alrededores inmediatos) es igual
al anteriormente dado, excepto que las dos temperaturas de la frontera son
ahora 300 y 273 K en lugar de 293 y 278 K, respectivamente. Así, la tasa de
generación de entropía total se vuelve
1 035 W
300 K
1 035 W
273 K
S
# gen,tota l 0 S S
# gen,total 0.341 W/K
Comentario Observe que el cambio de entropía de este sistema extendido es
cero porque el estado del aire no cambia en cualquier punto durante el proceso.
Las diferencias entre las dos generaciones de entropía son 0.150 W/K,
lo cual representa la entropía generada en las capas aéreas halladas en ambos
lados del muro. La generación de entropía en este caso se debe completamente
a la transferencia de calor irreversible a través de una diferencia finita de temperatura.
EJEMPLO 7-18 Generación de entropía durante un proceso
de estrangulación
Durante un proceso de flujo estacionario, vapor de agua a 7 MPa y 450 °C es
estrangulado en una válvula a una presión de 3 MPa. Determine la entropía
generada durante este proceso y verifique si se satisface el principio de incremento
de entropía.
Solución Se estrangula vapor de agua a una presión especificada. Se determinará
la entropía generada durante este proceso y se verificará la validez del
principio de incremento de entropía.
Suposiciones 1 Esto es un proceso de flujo estacionario porque no hay cambio
con el tiempo en cualquier punto, por lo tanto m CV 0, E CV 0 y S CV 0.
2 La transferencia de calor hacia o desde la válvula es insignificante. 3 Los
cambios de energía cinética y potencial son insignificantes, ec ep 0.