exergia

Bibliografìa: Cengel

1er. Ppio.

Cantidad de
Energía

Principios
Termodinámicos
Calidad de Energía
2do. Ppio.
Degradación
de la Energía

Exergía o Disponibilidad
Estado de equilibrio
determinado
Trabajo útil que puede
obtenerse de un Sistema
Medio Ambiente definido

Destrucción de Exergía: Irreversibilidad

Nueva Fuente de Energía
Contenido de
energía

Poco importanteCantidad de
energia que se
puede extraer

Trabajo útil

Se requiere
conocer

Energía
Utilizable
Energía
No utilizable
Se requiere definir
una nueva Propiedad

Energía
No Util

EXERGIA: energía disponible para un
cierto estado de equilibrio especificado

Energia
Util

Energía

Inicial
Estado de
Equilibrio
Final

Trabajo realizado
por un Sistema
TransformaciónTsist = Tmedio
Psist = Pmedio

Estado
Final

Equilibrio con el
medio que rodea
al Sistema

“Estado
Muerto”

Ec = Ep = 0
Químicamente inerte
Sin otros efectos: Magn.
Elect. Tens Sup. Etc.

Sistema y Medio
Afectados por las
transformaciones

Exergía = 0

Medio
inmediato

“Estado
Muerto”

Sistema

A menos que se
especifiquen otras:
Pmedio= 1 atm

AmbienteTmedio= 25 ºC

Exergía Termomecánica:
Presión y Temperatura

Exergía

=

0

Pueden tener otros desequilibrios
que no se tienen en cuenta

“Estado
Sistema”
Psistema =
Tsistema =

Pmedio
Tmedio

Exergía para Sistemas Cerrados
Sensible
Energía
Latente

“Energía Interna”

Energía Química
No consideradas
en este caso
Energía Nuclear

Exergía asociada a la EnergíaMecánica
La Energía Cinética puede transformarse en Trabajo Util

Exec =
•

1 2
mc
2

exec =

1 2
c
2

La Energía Potencial puede transformarse en Trabajo Útil

Exep = m g z

exep = g z

La E Interna ni la Entalpía pueden transformarse totalmente en Trabajo Util

Trabajo recibido por el sistema
P

Trabajo compresión: P < P

aire

o

( P;T )

Po

W útil =

W

sist+W

aire

P
( Po;To )
W compresión
V
expansión W

aire=

Trabajo Perdido
W

W aire
expansión W

aire=

aire

= PO ( ∆ V )

Trabajo Ganado

Trabajo Reversible e Irreversible
P

i
W revers

∆ U = Q i -f - W i -f

Po

U f − U i = Qi - f - Wi - f

W irrevers

f

V

(Uf − U i )rev = (Uf − U i )irrev → Qrev − w rev

= Qirrev − w irrev

f

f

∫
idQ
≤ ∆S
T

∫
i

dQirrev
< ∆S → dQirrev < T∆S
T

dQ rev > dQ irrev

f

∫
i

dQrev
< ∆S → dQrev = T∆S
T

Q rev

↓
> Q irrev

Trabajo Reversible e Irreversible
dQ rev > dQ irrev
Q rev

i

P

W revers

↓
> Q irrev

Po

W irrevers

f

Qrev − w rev = Qirrev − w irrev
↓

V

(Qrev − Qirrev ) = (w rev − w irrev )
>0

>0

multiplica ndo por (-1)(w rev
(- w rev

> w irrev )

expansión

< −w irrev )

compresión

Trabajo Reversible e Irreversible
Trabajo Reversible:
máximo trabajo útil que se produce cuando un sistema se transforma entre 2
estados de equilibrio.

W útil = exergía

Estado Final = Estado muerto

• Trabajo Irreversible:
P

Se cumple:

i
I

Po

W útil ≠ W reversible

W revers

W irrevers

I =W reversible - W útil

f

V

Trabajo Reversible e Irreversible
Trabajo Reversible:
no genera entropía
no se destruye exergía
irreversibilidad

I=0

• Trabajo Irreversible:

I = W reversible - W útil
Expansión: produce W

útil

W

útil

W

reversible

>W

reversible

Po

( P;T )

T

Q

Q

Q util

To

Qo

η rev = 1 ( Po;To )

Qo
To

S
Q útil= W

max

 T 
= 1 - 0  Q
T 


Q

Qútil = W max =  Q - T0  = Q - T0 ∆S
T


Qútil = Q - T0 ∆S

Qno útil = T0 ∆S

T0
T

Calor intercambiado por el sistema
Entrega de calor al medio: T > To
P = Po

T

T

( Po;T )
T

Qsistema

Q

Q util

To
( Po;To )

Qambiente

T ambiente=To
S

dW útil = dQ - TO dS

Cedido por Sistema ∫dQ = ∫ T dS
Q...