Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 8
Es decir, suministraría a la casa 26.7 unidades de calor (extraídas del aire frío
del exterior) por cada unidad de energía eléctrica consumida. La eficiencia
según la segunda ley para este calentador de resistencia es
h II
COP
1.0 0.037 o 3.7%
CO P re v 26.7
lo cual no parece tan impresionante. El distribuidor no estará contento al ver
este valor. Si se considera el alto precio de la electricidad, probablemente a
un consumidor le convendría más un calentador de gas “menos” eficiente.
Comentario La eficiencia según la segunda ley de este calentador eléctrico se
puede también determinar directamente de la ecuación 8-11 como
II,calentador eléctrico 1
T 0
T H
1
10 273 K
21 273 K
0.037 o 3.7%
Por lo tanto, si cambiamos de parecer y decidimos convertir el calor nuevamente
en electricidad, la mejor eficiencia que podemos obtener es de 3.7 por ciento; es
decir, 86.3 por ciento del calor nunca se puede convertir a energía eléctrica.
8-4 ■ CAMBIO DE EXERGÍA DE UN SISTEMA
La propiedad exergía es el potencial de trabajo de un sistema en un ambiente
especificado y representa la cantidad máxima de trabajo útil que puede obtenerse
cuando el sistema llega al equilibrio con el ambiente. Al contrario de la
energía, el valor de la exergía depende tanto del estado del ambiente como del
estado del sistema, por lo tanto la exergía es una propiedad de combinación.
La exergía de un sistema que está en equilibrio con su ambiente es cero. El
estado del ambiente se conoce como “estado muerto” porque desde el punto
de vista termodinámico el sistema está prácticamente “muerto” (no puede
hacer trabajo) cuando alcanza tal estado.
En esta sección el análisis se limita a la exergía termomecánica, por lo
tanto no se toma en cuenta cualquier tipo de reacciones químicas y de mezclado.
Así, un sistema en este “estado muerto restringido” está a la temperatura
y la presión del ambiente y no tiene energías cinética o potencial relativas
al ambiente, sin embargo puede tener una composición química diferente a
éste. La exergía asociada con composiciones químicas diferentes y reacciones
químicas se analiza en capítulos posteriores.
A continuación se desarrollan las relaciones para las exergías y los cambios
de exergía para una masa fija y una corriente de flujo.
Exergía de una masa fija: exergía sin flujo
(o de sistema cerrado)
En general, la energía interna consiste en energías sensible, latente, química
y nuclear. Sin embargo, en ausencia de cualquier reacción química o nuclear,
las energías química y nuclear son insignificantes, de manera que es posible
considerar que la energía interna consiste únicamente en energías sensible
y latente que pueden ser transferidas hacia o desde un sistema como calor,
siempre y cuando haya una diferencia de temperatura a través de la frontera
del sistema. La segunda ley de la termodinámica establece que el calor no
puede convertirse completamente en trabajo, por lo tanto el potencial de trabajo
de la energía interna debe ser menor que la propia energía interna. Pero
¿cuánto menos?