Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ENERGÍA, TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
donde V denota la velocidad del sistema con respecto a algún marco de referencia
fijo. La energía cinética de un cuerpo sólido que gira se determina
mediante 1 2Iv 2 , donde I es el momento de inercia del cuerpo y v es la velocidad
angular.
La energía que posee un sistema como resultado de su incremento de altura
en un campo gravitacional se llama energía potencial (EP) y se expresa como
EP mgz
1kJ2
(2-4)
o, por unidad de masa,
ep gz
1kJ>kg2
(2-5)
donde g es la aceleración gravitacional y z es la altura del centro de gravedad
de un sistema con respecto a algún nivel de referencia elegido arbitrariamente.
Los efectos magnético, eléctrico y de tensión superficial son significativos
sólo en casos especiales y en general se ignoran. En ausencia de esta clase
de efectos, la energía total de un sistema consta sólo de las energías cinética,
potencial e interna, y se expresa como
o bien, por unidad de masa,
E U EC EP U m V 2
mgz 1kJ2
2
e u ec ep u V 2
gz 1kJ>kg2
2
(2-6)
(2-7)
La mayor parte de los sistemas cerrados permanecen estacionarios durante
un proceso y, por lo tanto, no experimentan cambios en sus energías cinética
y potencial. Los sistemas cerrados cuya velocidad y altura del centro de gravedad
permanecen constantes durante un proceso generalmente se denominan
sistemas estacionarios. El cambio en la energía total E de un sistema fijo es
idéntico al cambio en su energía interna U. En este libro se supone que un
sistema cerrado será estacionario a menos que se especifique lo contrario.
Los volúmenes de control en general están relacionados con el flujo de un
fluido durante largos periodos, y es conveniente expresar en forma de tasa el flujo
de energía asociado al flujo de un fluido. Esto se consigue al incorporar el
flujo másico ṁ, que es la cantidad de masa que fluye por una sección transversal
por unidad de tiempo; y se relaciona con el flujo volumétrico V . , definido
como el volumen de un fluido que fluye por una sección transversal por
unidad de tiempo, mediante
D
A t = pD 2 /4
V prom
Vapor
•
m = rA t V prom
• •
E = me
FIGURA 2-4
Tasas de flujo de masa y energía asociados
a un flujo de vapor en una tubería de
diámetro interno D con una velocidad
promedio de V prom .
Flujo másico: m # rV # rA t V prom 1kg>s2
(2-8)
que es análogo a m rV, donde r es la densidad del fluido, A t el área de sección
transversal de flujo y V prom es la velocidad media del flujo normal a A t .
En todo el libro, el punto sobre el símbolo se usa para indicar tasa de cambio
respecto al tiempo. Entonces, el flujo de energía asociado con un fluido que
fluye a una tasa de ṁ es (Fig. 2-4)
Flujo de energía: E # m # e 1kJ>s o kW2
(2-9)
lo que es análogo a E me.