Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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EXERGÍA: UNA MEDIDA DEL POTENCIAL
Análisis Se considera a todo el contenido del recipiente, agua bloque de
hierro, como el sistema, el cual es cerrado porque ninguna masa cruza su
frontera durante el proceso. Se observa que el volumen del recipiente rígido es
constante, entonces no hay trabajo de frontera.
a) Se advierte que no entra o sale energía del sistema durante el proceso;
entonces la aplicación del balance de energía da
E ent E sal ¢ E sistema
T ransferencia neta de ener gía
por calor , trabajo y masa
Si se usa el valor de calor específico tanto del agua como del hierro a la temperatura
ambiente (de la tabla A-3), la temperatura de equilibrio final T f se
determina por la ecuación
de la cual se tiene
0 ¢ U
Cambio de ener gías interna,
cinética, potencial, etcétera
0 1¢ U 2 hierro 1¢ U 2 agua
0 3mc 1T f T i 24 hierro 3mc 1T f T i 24 agua
b) La exergía X es una propiedad extensiva y la exergía de un sistema compuesto
que está en un estado especificado es la suma de exergías de los
componentes de ese sistema en dicho estado; se determina de la ecuación
8-15, que para una sustancia incompresible se reduce a
donde T es la temperatura en el estado especificado y T 0 es la temperatura de
los alrededores. En el estado inicial,
245.2 kJ
69.8 kJ
0 5 kg0.45 kJkg °C Tf 350 °C
X 1U U 0 2 T 0 1S S 0 2 P 0 1V V 0
2
mc 1T T 0 2 T 0 mc ln T
T 0
0
mc a T T 0 T 0 ln T
T 0
b
X 1,hierro 15 kg 2 10.45 kJ >kg # K 2 c1623 293 2 K 1293 K 2 ln
623 K
293 K d
X 1,agua 1100 kg 2 14.18 kJ >kg # K 2 c1303 293 2 K 1293 K 2 ln
303 K
293 K d
X 1,tota l X 1,hierro X 1,agua 1245.2 69.8 2kJ 315 kJ
De manera similar, la exergía total en el estado final es
X 2,hierro 0.5 kJ
X 2,agua 95.1 kJ
100 kg 4.18 kJkg °C Tf
T f 31.7 °C
30 °C
¡
X 2,tota l X 2,hierro X 2,agua 0.5 95.1 95.6 kJ
0