Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 7
Al evaluar la transferencia de entropía entre un sistema extendido y los
alrededores, la temperatura en la frontera de este sistema se considera simplemente
como la temperatura del ambiente.
Sistemas cerrados
Un sistema cerrado no involucra flujo másico a través de sus fronteras, por
lo que su cambio de entropía simplemente es la diferencia entre las entropías
inicial y final del sistema. El cambio de entropía de un sistema cerrado se
debe a la transferencia de entropía que acompaña a la transferencia de calor
y la generación de entropía dentro de las fronteras del sistema. Si se toma
la dirección positiva de la transferencia de calor hacia el sistema, la relación
de balance de entropía general (Ec. 7-76) puede expresarse para un sistema
cerrado como
Sistema cerrado:
a
Q k
T k
S gen ¢S sistema S 2 S 1 1kJ>K2 (7-79)
La relación de balance de entropía anterior puede expresarse como:
El cambio de entropía de un sistema cerrado durante un proceso es igual a la
suma de entropía neta transferida a través de la frontera del sistema mediante la
transferencia de calor y la entropía generada dentro de las fronteras del sistema.
Para un proceso adiabático (Q 0), el término de transferencia de entropía
en la relación anterior se elimina y el cambio de entropía del sistema cerrado
se vuelve igual a la generación de entropía dentro de las fronteras del sistema.
Es decir,
Sistema cerrado adiabático: S gen ¢S sistema adiabático (7-80)
Observe que cualquier sistema cerrado y sus alrededores puede ser considerado
como uno adiabático y que el cambio de entropía total de un sistema es
igual a la suma de los cambios de entropía en sus partes; así, el balance de
entropía para un sistema cerrado y sus alrededores puede escribirse como
Sistema alrededores: S gen a ¢S ¢S sistema ¢S alrededores (7-81)
donde S sistema m(s 2 s 1 ) y el cambio de entropía de los alrededores puede
ser determinado a partir de S alrededores Q alrededores /T alrededores si su temperatura
es constante. En las etapas iniciales del estudio de entropía y la transferencia
de entropía, es mejor comenzar con la forma general del balance de entropía
(Ec. 7-76) y simplificarla para el problema que se vaya a considerar. Es conveniente
usar las relaciones específicas anteriores después de alcanzar cierto
grado de comprensión intuitiva del material.
Volúmenes de control
Las relaciones de balance de entropía para los volúmenes de control difieren
de las de los sistemas cerrados en los que se involucra un mecanismo
más de intercambio de entropía: flujo másico a través de las fronteras.
Como se mencionó antes, la masa posee tanto entropía como energía y
las cantidades de estas dos propiedades extensivas son proporcionales a la
cantidad de masa (Fig. 7-63).
Si se toma la dirección positiva de transferencia de calor hacia el sistema,
las relaciones generales de balance de entropía (Ecs. 7-76 y 7-77) pueden
expresarse para los volúmenes de control como
a
Q k
T k
a m i s i a m e s e S gen 1S 2 S 1 2 CV 1kJ>K2 (7-82)
m i
s i
ΔS VC = Q T + m i s i – m e s e + S gen
{
Transferencia
de entropía
por calor
Alrededores
Volumen
de control
T
{
Transferencia
de entropía
por masa
Q
m e
s e
FIGURA 7-63
La entropía de un volumen de control
cambia como resultado del flujo de
masa, así como la transferencia de calor.