Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 4
Note que el sistema es el que realiza el trabajo.
c) El trabajo representado por el área rectangular (región I) se realiza contra
el émbolo y la atmósfera, mientras que el representado por el área triangular
(región II) se hace contra el resorte. Por lo tanto,
W resorte 1
2 31320 2002 kP a 410.05 m 3 1 kJ
2a
1 kP a # b 3 kJ
m
3
Comentario Este resultado se podría haber obtenido también de
W resorte 1
2 k 1x 2
2 x 2
12 1
1 kJ
2 1150 kN >m 2310.2 m 2 2 0 2 4a b 3 kJ
1 kN # m
4-2 BALANCE DE ENERGÍA PARA
SISTEMAS CERRADOS
El balance de energía para cualquier sistema que experimenta alguna clase de
proceso se expresó como (véase capítulo 2)
o bien, en la forma de tasa, como
E entrada – E salida E sistema (kJ)
Transferencia neta de energía
por calor, trabajo y masa
Tasa de transferencia neta
de energía por calor, trabajo
y masa
Cambio en las energías
interna, cinética, potencial,
etcétera
E . entrada E . salida dE sistema >dt 1kW2
⎪
⎬⎪⎪⎪⎭
⎪
⎪
⎫ ⎪⎪⎬⎪⎪⎭
⎫
⎫
⎪⎬⎪⎭ ⎫
⎪⎪⎬⎪⎪⎭
Tasa de cambio de energías
interna, cinética, potencial,
etcétera
(4-11)
(4-12)
Para tasas constantes, las cantidades totales durante un intervalo de tiempo t
se relacionan con las cantidades por unidad de tiempo como
Q Q # ¢t, W W # ¢t y ¢E 1dE>dt2 ¢t kJ
El balance de energía se puede expresar por unidad de masa como
e entrada e salida ¢ e sistema 1kJ >kg 2
(4-13)
(4-14)
que se obtiene al dividir las cantidades de la ecuación 4-11 entre la masa m
del sistema. El balance de energía se puede expresar también en forma diferencial
como
P
dE entrada dE salida dE sistema o de entrada de salida de sistema
(4-15)
Para un sistema cerrado que experimenta un ciclo, los estados inicial y final
son idénticos, por lo tanto, E sistema E 2 E 1 0. Entonces, el balance de
energía para un ciclo se simplifica a E entrada E salida 0 o E entrada E salida . Al
observar que un sistema cerrado no tiene que ver con ningún flujo másico que
cruce sus fronteras, el balance de energía para un ciclo se puede expresar en
términos de interacciones de calor y trabajo como
# #
W neto,salida Q neto,entrada o W neto,salida Q neto,entrada (para un ciclo) (4-16)
Es decir, la salida de trabajo neto durante un ciclo es igual a la entrada neta de
calor (Fig. 4-11).
Q neto =
W neto
FIGURA 4-11
Para un ciclo, E 0; por lo tanto
Q W.
V