Exergia

Exergía:
También es llamada disponibilidad. Es el trabajo útil máximo que puede obtenerse del sistema en un estado y un ambiente especificados.
Balance de exergía: sistemas cerrados.
La naturaleza de la Exergía es opuesta a la de la entropía, en la cual la Exergía puede destruirse pero no puede crearse. Por consiguiente, el cambio de Exergía de un sistema durante un proceso es menor que latransferencia de exergía por una cantidad igual a la exergía destruida dentro de las fronteras del sistema durante el proceso. Entonces, el principio de disminución de exergía puede expresarse como:
Xent – Xsal – Xdestruida = ∆Xsistema

Xent – Xsal – Xdestruida = ∆Xsistema

Xent : Exergía total que entra
Xsal : exergía total que sale
Xdestruida : exergía total destruida
∆Xsistema : cambio enexergía total del sistema

Mecanismos de transferencia de energía
Mecanismos de transferencia de energía


Esta relación se conoce como balance de exergía y puede definirse como: el cambio de exergía de un sistema durante un proceso es igual a la diferencia entre la transferencia neta de exergía a través de la frontera del sistema y la exergía destruida dentrode las fronteras del sistema como resultado de las irreversibilidades.
Anteriormente se mencionó que la exergía puede transferirse hacia o desde un sistema por transferencia de calor, trabajo y masa. Entonces el balance de exergía para cualquier sistema que experimenta cualquier proceso puede expresarse más explícitamente como:
* General:
o en forma de tasa como:
* General en formade tasa:
donde las tasas de transferencia de exergía por calor, trabajo y masa se expresa como calor = (1 – T0/T), trabajo = útil y masa = ᴪ, respectivamente. El balance de exergía también puede expresarse por unidad de masa como:
* General, por unidad de masa:
donde todas las cantidades se expresan por unidad de masa del sistema. Observe que para un proceso reversible,el término de destrucción de exergía Xdestruida desaparece de todas las relaciones anteriores. Asimismo, normalmente es más conveniente encontrar primero la generación de entropía Sgen y después evaluar la exergía destruida directamente; es decir:
;
Cuando las condiciones ambientales P0 y T0, así como los estados inicial y final del sistema están especificados, el cambio deexergía del sistema de ∆Xsistema = X2 – X1 puede ser determinado directamente sin tomar en cuenta cómo se ejecuta el proceso. Sin embargo, determinar la transferencia de exergía por calor, trabajo y masa requiere un conocimiento acerca de estas interacciones.
Un sistema cerrado no involucra flujo másico, por lo tanto tampoco cualquier transferencia de exergía asociada con el flujo másico. Si se tomala dirección positiva de la transferencia de calor hacia el sistema y la dirección positiva de transferencia de trabajo desde el sistema, el balance de exergía para un sistema cerrado puede expresarse más explícitamente como:

o

donde Qk es la transferencia de calor a través de la frontera a la temperatura Tk en el lugar k. Si se divide la ecuación anterior porel intervalo de tiempo ∆t y se toma el límite ∆t→0, se obtiene en forma de tasa el balance de exergía para un sistema cerrado,
Forma de tasa:

Observe que las relaciones anteriores para un sistema cerrado se desarrollan tomando como cantidades positivas tanto la transferencia de calor hacia un sistema como el trabajo realizado por el sistema. Por consiguiente, latransferencia de calor desde el sistema y el trabajo hecho sobre el sistema deben considerarse como cantidades negativas cuando se utilicen estas relaciones.
Las relaciones de balance de exergía presentadas anteriormente pueden usarse para determinar el trabajo reversible Wrev, igualando a cero el término de destrucción de exergía. El trabajo W en este caso se convierte en trabajo reversible; es decir, W...