Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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EXERGÍA: UNA MEDIDA DEL POTENCIAL
0
mc v ln T 2
T 1
mR ln V 2
V 1
fuente
0
mc v ln T 2
T 1
mR ln V 2
V 1
sumidero
0
ln T 2
T 1,A
T 2
T 1,B
0 T 2 2 T 1,A T 1,B
donde T 1,A y T 1,B son las temperaturas iniciales de la fuente y del sumidero,
respectivamente, y T 2 es la temperatura común final. Por lo tanto, la temperatura
final de los recipientes para máxima producción de potencia es
T 2 T 1,A T 1,B 900K300K 519.6 K
El balance de energía E entrada E salida ΔE sistema para la fuente y el sumidero
se puede expresar como sigue:
Fuente:
Q fuente,sal U mc v T 2 T 1A Q fuente,sal mc v T 1, A T 2
Q fuente,sal mc v T 1,A T 2 30 kg 0 .718 kJkg K900 519.6K 8 193 kJ
Sumidero:
Q sumidero, ent mc v T 2 T 1,B 30 kg 0 .718 kJkg K519 .6 300 K 4 731 kJ
Entonces el trabajo producido en este caso resulta:
W máxima,sal Q H Q L Q fuente,sal Q sumidero, ent 8 193 4 731 3 463 kJ
Comentario Observe que 3 463 kJ de los 8 193 kJ transferidos de la fuente
se pueden convertir en trabajo, y esto es lo mejor que se puede hacer. Esto
corresponde a una eficiencia según la primera ley de 3 463/8 193 = 0.423
o 42.3 por ciento, pero a una eficiencia según la segunda ley de 100 por
ciento, ya que el proceso no involucra la generación de entropía y por lo tanto
la destrucción de exergía.
W
X trabajo
m i
c i
Alrededores
Volumen
de control
X VC
T
m e
c e
Q
X calor
8-8 ■ BALANCE DE EXERGÍA: VOLÚMENES
DE CONTROL
Las relaciones de balance de exergía para los volúmenes de control difieren de
aquellas para los sistemas cerrados en los que se involucra un mecanismo más
de transferencia de exergía: el flujo másico a través de las fronteras. Como se
mencionó antes, la masa posee exergía así como energía y entropía, y las cantidades
de estas tres propiedades extensivas son proporcionales a la cantidad
de masa (Fig. 8-42). Tomando nuevamente la dirección positiva de la transferencia
de calor hacia el sistema y la dirección positiva de la transferencia de
trabajo desde el sistema, las relaciones generales de balance de exergía (ecuaciones
8-36 y 8-37) pueden expresarse más explícitamente para un volumen
de control como
FIGURA 8-42
La exergía se transfiere hacia fuera o
hacia dentro de un volumen de control
mediante la masa, así como por la transferencia
de calor y de trabajo.
o
X calor X trabajo X masa,entrada X masa,salida X destruida (X 2 X 1 ) VC (8-44)
a a1 T 0
T k
bQ k 3W P 0 1V 2 V 1 24 aent
mc asal
mc X destruida 1X 2 X 1 2 VC
(8-45)