CAPÍTULO 7 Exergía: medida del trabajo potencial.
-
Upload
patricio-alviar -
Category
Documents
-
view
37 -
download
8
Transcript of CAPÍTULO 7 Exergía: medida del trabajo potencial.
CAPÍTULO
7Exergía: medida del trabajo potencial
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-1
FIGURA 7-1Si un sistema está en equilibrio con su ambiente, se dice que está en estado muerto.
AIRE
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-2
PAPA CALIENTE
Alrededores inmediatos Ambiente
FIGURA 7-3El ambiente cercano a una papa caliente es, simplemente, la zona de gradiente de temperatura del aire próxima a la papa.
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-3
FIGURA 7-8Conforme un sistema cerrado se expande, se requiere hacer algún trabajo para apartar el aire atmosférico del camino (Walred).
Aire
atmosférico
Aire
atmosférico
SistemaSistema
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-4
FIGURA 7-10La diferencia entre el trabajo reversible y el trabajo útil real es la irreversibilidad.
Estado inicial
Estado finalProceso reversible
Proceso real
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-5
FIGURA 7-15Dos máquinas térmicas con la misma eficiencia térmica, pero con distintas eficiencias térmicas máximas.
Fuente Fuente
Sumidero
t
t, máx t, máx
t
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-6
FIGURA 7-16La segunda ley de la eficiencia es una medida del rendimiento de un equipo relacionada con su rendimiento en condiciones de reversibilidad.
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-7
FIGURA 7-20La exergía de una masa específica en un estado específico es el trabajo útil que puede producirse conforme la masa pasa por un proceso reversible al estado del ambiente.
MÁQUINA
TÉRMICA
útil
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-8
FIGURA 7-21La exergía de un medio frío también es una cantidad positiva porque el trabajo se puede producir con la transferencia de calor hacia él.
MÁQUINA
TÉRMICA
Atmósfera
Salidade trabajo
Medio frío
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-9
Émbolo imaginario (representa al fluido aguas abajo)
Fluido enmovimiento
FIGURA 7-22La exergía del flujo de energía es el trabajo útil que sería ejecutado por un pistón imaginario en la sección de flujo.
eje
Aire atmosféricodesplazado
eje
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-10
FIGURA 7-23El contenido de energía y de exergía de a) una masa fija y b) una corriente de fluido.
Energía:
Energía:
Exergía:
Exergía:
Masa fija
Flujo en movimiento
a) Masa fija (no en flujo)
b) Un flujo en movimiento
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-11
FIGURA 7-26La eficiencia de Carnotc = 1 - T0 /T representa la fracción de la energía de una fuente de calor a la temperatura T que puede convertirse en trabajo en un ambiente a la temperatura T0 .
FUENTE TÉRMICA
Temperatura: T
Contenido de energía: E
Exergía
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-12
FIGURA 7-27La transferencia y destrucción de exergía durante un proceso de transferencia de calor a través de una diferencia finita de temperatura.
MEDIO 1 MEDIO 2
Pared
Transferencia
de calor
Transferencia
de entropía
Transferencia
de exergía
Entropía
generada
Exergía
anulada
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-13
FIGURA 7-29La masa contiene energía, entropía y exergía y, por tanto, al fluir hacia dentro o fuera de un sistema va acompañada de energía, entropía y transferencia de exergía.
Volumen de control
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-14
FIGURA 7-30El sistema aislado considerado en el desarrollo de la disminución del principio de exergía.
No hay transferencia de calor,
trabajo ni masa
Sistema aislado
aislado
destruida
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-15
FIGURA 7-32Mecanismos de transferenciade exergía para un sistema general.
entra sale
sistema
destruida
Masa
Calor
Trabajo
Masa
Calor
Trabajo
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-16
FIGURA 7-33Balance de exergía para un sistema cerrado cuando la dirección de transferencia de calor se considera hacia el sistema y la dirección del trabajo es desde el sistema.
sistema
trabajo
sistema
destruida
calor
calor trabajo destruida
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-17
FIGURA 7-34La exergía destruida fuera de los límites del sistema puede contabilizarse para establecer un balance de exergía en el sistema extendido, que incluye al sistema y a su ambiente inmediato. SISTEMA
Alrededores
externos
(ambiente)
Alrededores
inmediatos
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
FIGURA 7-42La exergía se transfiere hacia dentro o hacia fuera de un volumen de control por la masa, así como por la transferencia de calor y de trabajo.
7-18
Alrededores
Volumende control
VC
trabajo
calor
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-19
FIGURA 7-49La irreversibilidad asociada con un estudiante que estudia y ve una película en la televisión; dedica dos horas a cada actividad.Agudeza
mental
Agudeza
mental
Variación de la agudeza
mental con el tiempo
Variación de la agudeza
mental con el tiempo
Agudeza desperdiciada
(irreversibilidad)
Agudeza desperdiciada
(irreversibilidad)
Agudeza
requerida
para ver TV
Agudeza
requerida
para ver TV
Agudeza
requerida
para estudiar
Agudeza
requerida
para estudiar
Tiempo (h)Tiempo (h)
a) Primero estudiando b) Primero mirando TV
Derechos reservados © McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. Se requiere permiso para reproducir o proyectar.
7-20
FIGURA7-50Expresión poética de la exergía y de su destrucción.
Tengo sólo un minuto,
Sólo 60 segundos en él.
Me ha sido impuesto; no puedo rechazarlo
No lo he buscado, no lo he elegido.
Pero es mío para usarlo,
Debo sufrir si lo pierdo.
Dar cuentas si abuso de él,
Sólo un pequeño minuto;
Pero la eternidad está en él.
(Anónimo)