Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 7
senta por el área bajo la curva del proceso en un diagrama P-V. Observe que
dicha área representa la transferencia de calor para procesos que son internamente
(o totalmente) reversibles. Esta área no tiene ningún significado para
los procesos irreversibles.
Las ecuaciones 7-14 y 7-15 también pueden expresarse por unidad de masa
como
dq int re v T ds 1kJ >kg 2
(7-16)
T
1
Proceso
isentrópico
y
2
2
q int re v T ds 1kJ >kg 2
1
(7-17)
Para resolver las integrales en las ecuaciones 7-15 y 7-17 se necesita saber
la relación entre T y s durante un proceso. Un caso especial en el cual éstas
pueden solucionarse fácilmente es el proceso isotérmico internamente reversible,
del que se obtiene
s 2 = s 1
FIGURA 7-17
En un diagrama T-s, el proceso
isentrópico aparece como un segmento
de la línea vertical.
s
Q int rev T 0 ¢S
1kJ2
(7-18)
o
q int rev T 0 ¢s
1kJ>kg2
(7-19)
donde T 0 es la temperatura constante y S es el cambio de entropía del sistema
durante el proceso.
Un proceso isentrópico en un diagrama T-s se reconoce fácilmente como un
segmento de línea vertical, porque un proceso de este tipo no incluye transferencia
de calor y por consiguiente el área bajo la trayectoria del proceso
debe ser cero (Fig. 7-17). El diagrama T-s es una valiosa herramienta para
visualizar los aspectos de la segunda ley para procesos y ciclos, por lo que se
usa frecuentemente en termodinámica. El diagrama T-s del agua se da en el
apéndice en la figura A-9.
Otro diagrama muy usado en ingeniería es el de entalpía-entropía, bastante
valioso en el análisis de dispositivos de flujo estacionario como turbinas,
compresores y toberas. Las coordenadas de un diagrama h-s representan
dos propiedades de primordial interés: entalpía, una propiedad primaria
en el análisis de la primera ley de los dispositivos de flujo estacionario, y
entropía, propiedad que explica las irreversibilidades durante los procesos
adiabáticos. Al analizar el flujo estacionario de vapor de agua a través de
una turbina adiabática, por ejemplo, la distancia vertical entre los estados a
la entrada y a la salida h es una medida del trabajo de salida de la turbina,
mientras que la distancia horizontal s es una medida de las irreversibilidades
asociadas con el proceso (Fig. 7-18).
El diagrama h-s también es llamado diagrama de Mollier en honor al
científico alemán R. Mollier (1863-1935). Se ofrece un diagrama de este tipo
en la figura A-10 del apéndice para vapor de agua.
h
1
Δs
2
Δh
FIGURA 7-18
Para los dispositivos de flujo adiabático
estacionario, la distancia vertical h
en un diagrama h-s es una medida de
trabajo y la distancia horizontal s es
una medida para irreversibilidades.
s
EJEMPLO 7-6 Diagrama T-S del ciclo de Carnot
Muestre el ciclo de Carnot en un diagrama T-S e indique las áreas que representan
el calor suministrado Q H , el desechado Q L y el trabajo neto de salida
W neto,salida en este diagrama.