Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 7
o
V 2s 22 1h 1 h 2s 2 22c p,prom 1T 1 T 2s 2
666 m/s
b) La temperatura real de salida del aire es superior a la temperatura de salida
isentrópica evaluada anteriormente, y se determina de
h N h 1 h 2a
c p,prom 1T 1 T 2a 2
h 1 h 2s c p,prom 1T 1 T 2s 2
o
B
2 11.099 kJ>kg # K231950 7482 K4 a
1 000 m 2 >s 2
1 kJ>kg b
0.92
950 T 2a
950 748 S T 2a 764 K
Es decir, la temperatura es 16 K superior en la salida de la tobera real debido
a irreversibilidades como la fricción. Esto representa una pérdida puesto que
la elevación en la temperatura se produce a expensas de la energía cinética
(Fig. 7-56).
c) La velocidad real de salida del aire se puede determinar a partir de la definición
de eficiencia isentrópica de una tobera,
h N
2
V 2a
V S V 2 2a 2h N V 2s
2s
2
20.92 1666 m>s2 2 639 m/s
950 K
Aire
Tobera real
Tobera isentrópica
FIGURA 7-56
764 K, 639 m/s
748 K, 666 m/s
Una sustancia sale de las toberas reales
a una temperatura superior (por lo tanto a
una velocidad menor) como resultado de
la fricción.
7-13 ■ BALANCE DE ENTROPÍA
La propiedad entropía es una medida de desorden molecular o aleatoriedad
de un sistema, y la segunda ley de la termodinámica establece que la entropía
puede crearse pero no destruirse. Por consiguiente, el cambio de entropía
de un sistema durante un proceso es mayor a la transferencia de entropía en
una cantidad igual a la entropía generada durante el proceso dentro del sistema;
entonces el principio de incremento de entropía para cualquier sistema
se expresa como (Fig. 7-57)
o
°
Entropía
total de
entrada
Entropía Entropía Cambio en la
¢ ° total de ¢ ° total ¢ ° entropía total ¢
salida generada del sistema
S entrada – S salida S generada S sistema (7-68)
lo cual es una declaración verbal de la ecuación 7-9. Esta relación a menudo
se nombra como el balance de entropía y es aplicable a cualquier sistema
que experimenta cualquier proceso. La anterior relación de balance de entropía
puede enunciarse como: el cambio de entropía de un sistema durante un
proceso es igual a la transferencia de entropía neta a través de la frontera
del sistema y la entropía generada dentro de éste. A continuación se analizarán
varias condiciones de esta relación.
E ent
S ent
Sistema
ΔE sistema
ΔS sistema
S gen 0
E sal
S sal
gen
ΔE sistema = E ent – E sal
ΔS sistema = S ent – S sal + S gen
FIGURA 7-57
Balances de energía y entropía para
un sistema.