Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 7
En el ejemplo anterior se supuso que el sistema y el aire circundante serían
isotérmicos a 100 °C y 25 °C, respectivamente. Esta consideración es razonable
si ambos fluidos están bien mezclados. La superficie interior de la pared
también debe estar a 100 °C mientras la superficie exterior se halla a 25 °C
puesto que dos cuerpos que están en contacto físico deben tener la misma
temperatura en el punto en el que se tocan. Si se considera que la transferencia
de entropía causada por la transferencia de calor Q a través de una superficie
a temperatura constante T es Q/T, la transferencia de entropía del agua
en el muro es Q/T sis 1.61 kJ/K. Igualmente, la transferencia de entropía de
la superficie exterior del muro hacia el aire circundante es Q/T alr 2.01 kJ/K.
Obviamente, una cantidad de entropía de 2.01 1.61 0.4 kJ/K se genera en
la pared, como se ilustra en la figura 7-70b).
Identificar el punto de generación de entropía nos permite determinar si un
proceso es internamente reversible: lo es si ninguna entropía se genera dentro
de las fronteras del sistema. Por consiguiente, el proceso de transferencia de
calor explicado en el ejemplo 7-21 es internamente reversible si la superficie
interior de la pared se toma como la frontera del sistema, por lo tanto la pared
del recipiente es excluida del sistema. Si la frontera del sistema se toma como
la superficie exterior de la pared del recipiente, entonces el proceso ya no es
internamente reversible debido a que el muro, sitio de generación de entropía,
es ahora parte del sistema.
En el caso de muros delgados es muy tentador ignorar su masa y considerarlo
como la frontera entre el sistema y los alrededores. Esta opción
aparentemente inocente, oculta el sitio de la generación de entropía, lo cual
es una fuente de confusión. La temperatura en este caso se reduce de repente
de T sis a T alr en la superficie de la frontera, y la confusión surge sobre qué
temperatura usar en la relación Q/T para la transferencia de entropía en la
frontera.
Observe que si el sistema y el aire circundante no son isotérmicos como
resultado de un mezclado insuficiente, entonces la parte donde la generación
de entropía ocurrirá en el sistema y en el aire de los alrededores en la vecindad
de la pared, como se muestra en la figura 7-70c).
FIGURA 7-70
Representación gráfica de la generación
de entropía durante un proceso de
transferencia de calor a través de una
diferencia finita de temperatura.
Sistema
T sis
Alrededores
T sis
Pared
T sis
Pared
Frontera
T alr
T alr
T alr
Transferencia
de calor
Q
Q
Q Q
Localización de la
Q Q
generación de entropía
Transferencia
de entropía
Q
T sis
S gen
Q
T alr
Q
T sis
Q
T alr
Q
T sis
Q
T alr
a) La pared es ignorada b) La pared es considerada c) Se consideran tanto la pared como
la variación de temperatura en el sistema
y sus alrededores.