Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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ANÁLISIS DE ENERGÍA DE SISTEMAS CERRADOS
Solución Una persona cambia de papas fritas normales a otras sin grasa.
Se determinará el peso que pierde la persona en un año.
Suposiciones El ejercicio y otros hábitos alimenticios permanecen iguales.
Análisis La persona que cambia a papas sin grasa consume 75 Calorías
menos al día. Entonces la reducción anual de calorías consumidas es
E reducida 75 Caldía 365 días año 27 375 Calaño
El contenido de energía metabolizable de 1 kg de grasa corporal es de
33 100 kJ. Por lo tanto, si se supone que el déficit en la ingestión de calorías
se compensa quemando grasa corporal, la persona que cambia a papas
sin grasa perderá
m grasa
E reducida
Contenido de energía
de la grasa
27 375 Cal
33 100 kJkg
4.1868 kJ
1 Cal
3.46 kg
(cerca de 7.6 libras) de grasa corporal por año.
RESUMEN
El trabajo es la energía transferida cuando una fuerza actúa
sobre un sistema a lo largo de una distancia. La forma más
común de trabajo mecánico es el trabajo de frontera, que es
el trabajo relacionado con la expansión y compresión de sustancias.
En un diagrama P-V, el área bajo la curva del proceso
representa el trabajo de frontera para un proceso de cuasiequilibrio.
Varias formas de trabajo de frontera se expresan como:
1) General
2) Proceso isobárico
W b
2
1
P dV
3) Proceso politrópico
P 2 V 2 P 1 V 1
W b
1 n
n 1
4) Proceso isotérmico de un gas ideal
W b P 0 V 2 V 1
1
(P 1 P 2 P 0 constante)
(PV n constante)
E entrada E salida ¢ E sistema
T ransferencia neta de ener g ía
por calor , trabajo y masa
.
E entrada
⎬ ⎪⎪⎭
⎫
.
E
⎫
⎪
⎪
salida
⎪
⎪
⎪
⎬⎪⎪⎪⎭
T asa de transferencia de ener g ía neta
por calor , trabajo y masa
Cambio en las ener g ías interna,
cin ética, potencial, etc étera
También se puede expresar en forma de tasa como
dE sistema >dt
Tasa de cambio de las ener g ías interna,
cin ética y potencial, etc étera
Si se toman como cantidades positivas la transferencia de
calor hacia el sistema y el trabajo realizado por el sistema, el
balance de energía para un sistema cerrado también se puede
expresar como
donde
Q W ¢ U ¢ EC ¢ EP
W W otro W b
¢ U m 1u 2 u 1 2
⎫
⎪⎬⎪⎭
⎫
⎪⎪⎬⎪⎪⎭
W b
P 1 V 1 ln
V 2
V 1
mRT 0 ln
V 2
V 1
(PV mRT 0 constante)
La primera ley de la termodinámica es en esencia una expresión
del principio de conservación de la energía, llamado
también balance de energía. Es posible expresar los balances
de energía generales para cualquier sistema que experimenta
algún proceso como
¢ EC 1
2 m 1V 2
2 V 2
1 2
¢ EP mg 1z 2 z 1 2
Para un proceso a presión constante, W b U H. Así,
Q W otro ¢ H ¢ EC ¢ EP