Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 8
Es decir, la exergía del sistema combinado (agua hierro) disminuye de 315
a 95.6 kJ como resultado de este proceso irreversible de transferencia de
calor.
c) El potencial de trabajo desperdiciado es equivalente a la exergía destruida,
la cual puede determinarse de X destruida T 0 S gen o con la realización de un
balance de exergía en el sistema. En este caso, el segundo enfoque es más
conveniente porque las exergías inicial y final del sistema ya han sido evaluadas.
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 destruida X 2 X 1
X destruida X 1 X 2 315 95.6 219.4 kJ
Comentario Observe que podrían producirse 219.4 kJ de trabajo cuando el
hierro se enfría de 350 a 31.7 °C y el agua se calienta de 30 a 31.7 °C, pero
no fue así.
EJEMPLO 8-14 Potencial de trabajo de transferencia de calor
entre dos recipientes
Dos recipientes de volumen constante, cada uno lleno con 30 kg de aire, tienen
temperaturas de 900 K y 300 K (Fig. 8-41). Una máquina térmica colocada
entre los dos recipientes extrae calor del recipiente de alta temperatura,
produce trabajo y rechaza calor al recipiente de baja temperatura. Determine
el trabajo máximo que la máquina térmica puede producir, y las temperaturas
finales de los recipientes. Suponga calores específicos constantes a temperatura
ambiente.
Solución Una máquina térmica opera entre dos recipiente llenos de aire a
diferentes temperaturas. Se deben determinar el trabajo máximo que se puede
producir y la temperatura final de los recipientes.
Suposición El aire es un gas ideal con calores específicos constantes a temperatura
ambiente.
Propiedades La constante de gases para el aire es 0.287 kPa · m 3 /kg · K
(Tabla A-1). El calor específico a volumen constante del aire a temperatura
ambiente es c v 0.718 kJ/kg K (Tabla A-2a).
Análisis Para producción máxima de trabajo, el proceso debe ser reversible y
por lo tanto la generación de entropía debe ser cero. Tomamos como sistema
los dos recipientes (la fuente de calor y el sumidero de calor) y la máquina
térmica. Al observar que el sistema no involucra transferencia de calor ni de
masa, y que el cambio de entropía para los dispositivos cíclicos es cero, el
balance de entropía se puede representar como
S entrada S salida S gen S sistema
Transferencia neta de energía
por calor y masa
0 S gen S recipiente, fuente S recipiente, sumidero S máquina térmica
0
0
Generación
de entropía
Cambio
en entropía
S recipiente, fuente S recipiente, sumidero 0
0
FIGURA 8-41
Aire
30 kg
900 K
MT
Aire
30 kg
300 K
Q H
Q L
Esquema para el ejemplo 8-14.
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