Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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EXERGÍA: UNA MEDIDA DEL POTENCIAL
1100 kP a 2310.95986 0.00103 2 m 3 >kg 461kJ >kP a # m
3
2
25.4 kJ
Es decir, inicialmente el vapor de agua tiene un contenido de exergía de 35
kJ que se reduce a 25.4 kJ al final del proceso. En otras palabras, si el vapor
experimentara un proceso reversible del estado inicial al estado del ambiente,
produciría 35 kJ de trabajo útil.
b) El cambio de exergía para un proceso simplemente es la diferencia entre la
exergía en los estados inicial y final del proceso,
X X 2 X 1 25.4 35.0 9.6 kJ
Es decir, si el proceso entre los estados 1 y 2 se ejecutara de forma reversible,
el sistema entregaría 9.6 kJ de trabajo útil.
c) La exergía total destruida durante este proceso puede determinarse del
balance de exergía aplicado al sistema extendido (sistema + alrededores inmediatos)
cuya frontera está a la temperatura ambiente T 0 (por lo que no hay transferencia
de exergía que acompañe a la de calor hacia o desde el ambiente),
X ent X sal X destruida ¢ X sistema
T ransferencia neta de ex er gía Destrucción Cambi o
por calor , trabajo y masa de ex er gía en ex er gía
0
X trabajo,sal X calor,sal X destruida X 2 X 1
¡
⎫ ⎪⎬⎪⎭
⎫
⎪⎬⎪⎭
⎫
⎪⎬⎪⎭
⎫ ⎪⎬⎪⎭
⎫
⎪⎬⎪⎭
X destruida X 1 X 2 W u ,sal
donde W u,salida es el trabajo de frontera útil entregado mientras el sistema se
expande. Al escribir un balance de energía para el sistema, el trabajo de frontera
total hecho durante el proceso se determina como
E ent E sal ¢ E sistema
T ransferencia neta de ener gía
por calor , trabajo y masa
Q sal W b ,sal ¢ U
Cambio de ener gías interna,
cinética, potencial, etcétera
Éste es el trabajo de frontera total hecho por el sistema, incluido el trabajo
hecho contra la atmósfera durante el proceso de expansión para empujar el aire
atmosférico fuera del camino. El trabajo útil es la diferencia entre ambos:
W u W W alr W b ,sal P 0 1V 2 V 1 2 W b ,sal P 0 m 1v 2 v 1 2
1 kJ
8.8 kJ 1100 kP a 210.05 kg 2310.9599 0.257992 m 3 >kg 4a
1 kP a # b m
3
5.3 kJ
W b ,sal Q sal ¢ U Q sal m 1u 2 u 1 2
12 kJ 2 10.05 kg 2 12 577.1 2 793.7 2 kJ >kg
8.8 kJ
Sustituyendo, la exergía destruida se determina como
X destruida X 1 X 2 W u ,sal 35.0 25.4 5.3 4.3 kJ
Es decir, 4.3 kJ de potencial de trabajo se desperdicia durante este proceso.
En otros términos, podrían convertirse en trabajo 4.3 kJ adicionales de energía
durante este proceso, pero no fue así.