balance de energia en sistemas cerrados

PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS

José Agüera Soriano 2011

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PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS
INTRODUCCIÓN
CONCEPTOS PRELIMINARES
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
CÁLCULO DE LAS FUNCIONES DE ESTADO

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INTRODUCCIÓN
Definición del autor (5ª edición 1993 y 6ª edición 1999)
La Termodinámica es una consecuencia lógica de dosaxiomas físicos elementales: la ley de la conservación y la
ley de la degradación de la energía. La Termodinámica en
su primer principio aporta a la ley de la conservación dos
nuevas formas de energía: el calor y la energía interna; y
en su segundo principio aporta a la ley de la degradación la
herramienta (entropía) mediante la cual puede calcularse
la energía que se degrada en cualquierproceso. Así pues,
la Termodinámica, que nació como una necesidad para el
perfeccionamiento y desarrollo de los motores térmicos, se
ha convertido en una base de conocimiento de toda la Física.
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Quiero decir que a pesar de apoyarse la Termodinámica
en axiomas tan simples, y siendo poco o nada dependiente de conceptos previos a otras ramas de la Ciencia, lepermite deducir y/o predecir resultados en todos aquellos
procesos en los que se presentan intercambios de energía;
ya sea en las máquinas térmicas, en la ingeniería química
o en la transformación de materiales.

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INTRODUCCIÓN

La energía que interviene en un proceso real
pierde calidad.

Esta pérdida de calidad representa un coste
económico.
FLUJOCALIENTE
3

2

1
FLUJO
FRÍO
4
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INTRODUCCIÓN

Hay energías 100% transformables en trabajo.
El calor y la energía interna son parcialmente
transformables en trabajo:

Exergía la parte transformable
Anergía la no-transformable.

En todo proceso energético existe

destrucción de exergía
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INTRODUCCIÓN

Fijándonos comometa del segundo principio de la
Termodinámica el cálculo de la exergía destruida,
la entropía, que ha estado envuelta durante mucho
tiempo de un halo misterioso, aparece de forma
natural: como una función necesaria para que dicho
cálculo sea posible en cualquier tipo de proceso
energético.

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INTRODUCCIÓN

La exergía destruida en un proceso
industrialtiene mayor coste económico a
medida que se avanza hacia el producto
acabado.

Su valoración es pues esencial para el
análisis económico del proceso. Así nace
una nueva ciencia: la Termoeconomía.
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Equilibrio térmico
Se dice que dos sistemas están en equilibrio térmico
cuando tienen la misma temperatura.
Llamaremos pared adiabática a aquella que impide
elequilibrio térmico entre dos sistemas
límites del
sistema A

TA

límites del
sistema B

SISTEMA
SISTEMA
A
A

SISTEMA
SISTEMA
B

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TB

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Equilibrio mecánico
Dos sistemas están en equilibrio mecánico
cuando tienen la misma presión.
Si están a distinta presión y se ponen en
contacto, buscan espontáneamente el equilibrio, si
la pared que los separalo permite.

SISTEMA
Sistema A
A

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B

pA>pB

II

SISTEMA
Sistema B

I

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Medio exterior
Al conjunto de sistemas que esté influyendo
sobre el sistema en estudio.
La influencia puede ser térmica debida a una
diferencia de temperaturas y/o mecánica
debida a una diferencia de presiones.

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Clasificación de sistemasSistema cerrado
Es aquel cuya masa no varía durante
un cambio de situación; por ejemplo, de la
posición I a la II del émbolo
receptor
mecánico

SISTEMA

h

p·S
p· S
F

I

II
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Sistema abierto, o flujo
Es aquel que se mueve, o fluye,
con relación a un contorno
1

volumen de control

Sistema adiabático

2

Es aquel que tiene sus...