Balance de energia

BALANCE DE ENERGIA CON REACCION QUIMICA
BALANCE DE ENERGIA
Se define la energía como la capacidad de la materia para producir trabajo, pudiendo adoptar distintas formas, todas ellas interconvertibles directa o indirectamente unas en otras.
El balance de energía al igual que el balance de materia es una derivación matemática de la "Ley de la conservación de la energía" (Primera Ley de LaTermodinámica), es decir "La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma". El balance de energía es una principio físico fundamental al igual que la conservación de masa, que es aplicado para determinar las cantidades de energía que es intercambiada y acumulada dentro de un sistema. La velocidad a la que el calor se transmiten depende directamente de dos variables: la diferencia detemperatura entre los cuerpos calientes y fríos y superficie disponible para el intercambio de calor.También influyen otros factores como la geometría y propiedades físicas del sistema y, si existe un fluido, las condiciones de flujo.Los fluidos en bioprocesado necesitan calentarse o enfriarse. Ejemplos típicos de ellos son la eliminación de calor durante las operaciones de fermentación utilizaciónutilizando agua de refrigeración y el calentamiento del medio original a la temperatura de esterilización mediante vapor.
CONCEPTOS BÁSICOS:
Sistema: Cualquier masa de material o parte de equipo especificados arbitrariamente. Un sistema se define circundándolo con una frontera. Un sistema cerrado por el cual no hay transferencia de masa se denomina sistema cerrado o sistema sin flujo, en contraposicióna un sistema abierto o sistema con flujo, en el cuál se permite el intercambio de masa. Toda masa o equipos externos al sistema definido se designan como entorno. Al resolver un problema se debe definir claramente el sistema y su entorno.
Propiedad: es una característica de un materia la cuál se puede medir, como volumen, presión, temperatura etc. o que se puede calcular
Propiedadextensiva(variable, parámetro): es aquella cuyo valor depende de la cantidad de material y es aditiva, por ejemplo el volumen y la masa son propiedades extensivas.
Propiedad intensiva(variable, parámetro): es aquella cuyo valor no es aditivo y no varía con la cantidad de material, ejemplo temperatura, presión, densidad.
Estado: es el conjunto de propiedades de los materiales en un momento dado. El estado deun sistema no depende de la forma o la configuración del sistema sino sólo de sus propiedades intensivas como la temperatura, la presión y la composición.
Dos propiedades son independientes una de la otra, si existe por lo menos una variable de estado del sistema en la que una propiedad varíe y la otra se mantenga fija
Proceso Adiabático: proceso en que no hay intercambio de calor, el sistemaestá aislado. También puede considerarse como adiabático el proceso, si Q(calor transferido) es muy pequeño o cuando el proceso ocurre con tal rapidez que no hay tiempo de transferir calor
Capacidad calorífica: se definen las capacidades caloríficas a volumen constante(Cv) y a presión constante(Cp) y respectivamente. También se utiliza el término calor específico para indicar lacapacidad calorífica expresada con base a la unidad de masa
Para rangos no demasiado amplios de temperatura se puede considerar a las capacidades caloríficas como independientes de la temperatura. Para líquidos y sólidos Cv y Cp se pueden considerar prácticamente iguales. Para los gases ideales Cp = Cv +R
Con objeto de dar un significado físico a la capacidad calorífica, se puede pensar que representala cantidad de energía necesaria para elevar en un grado la temperatura de la unidad de masa de una sustancia.
Si consideramos la dependencia de la capacidad calorífica a presión constante Cp, con la temperatura y teniendo en cuenta que casi todas las ecuaciones para Cp de sólidos y líquidos son empíricas, se expresa mediante una serie de potencias, con constantes a, b b, c, etc. por ejemplo:...