Primera Ley de los sistemas reactivos

1.4 Análisis de la primera ley de sistemas reactivos.
Primera ley de la termodinámica
Esta es la ley que expresa que cuando un sistema es sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido por el sistema será igual trabajo recibido por el mismo y viceversa.
Es decir Q = W, donde Q es el calor suministrado por el sistema al medio ambiente y W el trabajo realizado por el medio ambiente alsistema durante el ciclo.
Análisis de sistemas reactivos con base a la primera ley
Los sistemas químicamente reactivos implican cambios en su energía química y en consecuencia resulta más conveniente reescribir las relaciones del balance y energía en forma tal que los cambios en las energías químicas se expresen de modo explícito.
1.5 Sistemas de flujo estacionario
Los procesos que implicandispositivos de flujo permanente son representados por un proceso un poco idealizado. Un proceso de este tipo de propiedades del fluido cambian de un punto a otro dentro del volumen de control. Pero en cualquier punto fijo permanecerán en iguales condiciones durante todo el proceso.
Características
1.- ninguna propiedad (intensiva o extensiva) dentro del volumen de control cambia con el tiempo. Elvolumen, masa y el contenido de energía total del volumen de control permanecen constantes durante el proceso de flujo permanente.
2.- ninguna propiedad cambia en la frontera del volumen de control con el tiempo, así las propiedades del fluido en una entrada y en una salida permanecerán iguales durante todo el proceso.
3.- las interacciones de calor y trabajo entre un sistema de flujo permanente ysus alrededores no cambian con el tiempo. De modo que la potencia liberada por un sistema y la relación de transferencia de calor hacia o de un sistema permanece constante durante un proceso de flujo permanente.






Entalpia
Lo que está dentro del paréntesis es la entalpia sensible al estado de referencia estándar.

Esta definición permite utilizar valores de entalpia de las tablassin que importe el estado de referencia. Cuando los cambios de energías cinética y potencial son insignificantes, la relación de balance de energía para un sistema de flujo estacionario se puede expresar para un sistema de flujo estacionario químicamente reactivo más explícitamente como:

Donde representan las razones de flujo molares del producto p y el reactivo r, respectivamente. En elanálisis de combustión conviene más trabajar con cantidades expresadas por mol de combustible. Tal relación se obtiene al dividir cada término de la ecuación anterior entre la razón de flujo molar del combustible, produciendo:

Donde Nr y Np representan el número de moles del reactivo r y el producto p, respectivamente, por mol de combustible. Observe que Nr = 1 para el combustible, y que los otrosvalores de Nr y Np pueden sacarse directamente de la ecuación de combustión balanceada. Considerando la transferencia de calor hacia el sistema y el trabajo realizado por el sistema como cantidades positivas, la relación de balance de energía anterior se expresa de una manera más compacta como:

Si se dispone de la entalpía de combustión para una reacción particular, la ecuación de energía deflujo estacionario por mol de combustible se expresa
Las anteriores relaciones de balance de energía se escriben a veces sin el término de trabajo, pues la mayor parte de los procesos de combustión de flujo estacionario no implican ninguna interacción de este tipo.
Una cámara de combustión generalmente involucra salida de calor pero no entrada de calor. Entonces el balance de energía para unproceso típico de combustión de flujo estacionario se convierte en:

Esto expresa que la salida de calor durante un proceso de combustión simplemente es la diferencia entre la energía de los reactivos que entran y la energía de los productos que dejan la cámara de combustión.
Sistemas cerrados
La relación general de balance de energía para un sistema cerrado se expresa para un sistema cerrado...