análisis energetico de sistemas cerrados

8/15/2019 Análisis Energetico de Sistemas Cerrados

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ANÁLISIS ENERGETICO DESISTEMAS CERRADOS


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Objetivos

• Examinar el trabajo de frontera móvil o del trabajo P *ΔVcomúnmente encontrado en dispositivos de movimientoalternativo, como motores de automóviles y compresores.

• Identificar la primera ley de la termodinámica como una derivación

de conservación de la energ a para sistemas cerrados !masa fija".

• #esarrollar el balance energ$tico general %ue se apli%ue a lossistemas cerrados.

• #efinir el calor espec fico a volumen constante y el calorespec fico a presión constante.


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Objetivos continuacion…

•&elacionar los calores espec ficos para el cálculo de los cambios en laenerg a interna y la entalp a de los gases ideales.

•#escribir las sustancias incompresibles y determinar los cambios enla energ a interna y la entalp a.

•&esuelve problemas de e%uilibrio de energ a para sistemas cerrados!masa fija" %ue implican interacciones de calor y trabajo para las

sustancias puras generales, los gases ideales, y sustanciasincompresibles.

'


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(

)&*+* - #E &-/)E&* 0-1Itrabajo de frontera

ovi! (P dV trabajo"# el trabajo deexpansión y de compresión en undispositivo de pistón3cilindro.

4n gas 5ace un

pe%ue6o trabajoδ W b y estefuer7a al pistona moverse unape%ue6adistancia ds

$roceso de cuasi3e%uilibrio8 4nproceso durante el cual el sistemase mantiene cercano al e%uilibrio entodo momento.

W b es positivo para la expansiónW b es negativo para la compresión


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:

$rocesos $o!itro%ico& Isoter ico& ' Isobaricoproceso ;olitropico8 C , n !exponente politropico"

proceso

;olitropico

;olitropico para un gas ideal

!proceso isotermico"

#iagramaEs%uematico y

diagrama P-V para un

proceso politropico .

;roceso presion


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@

(ALANCE DE ENERGIA $ARA SISTEMAS CERRADOS

+alance de Energia para un

sistema bajo un proceso


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A

+alance de energia cuando es usado un convenio de signos !porejemplo ., calor %ue entra y la salida del trabajo son positivos3, el calor%ue sale y el trabajo %ue ingresan son negativas" .

;ara un ciclo ∆ E = B, asi Q = W .

a primera ley no puede ser probada matematicamente, pero no existe proceso

en la naturale7a %ue no cumpla dic5a ley , lo cual se considera como prueba.


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C

(a!ance de ener)*a %ara una e+%ansi,n oco %resi,n a %resi,n constante

*nálisis general de un sistemacerrado de someterse a un procesode presión constante cuasi3e%uilibrio. Q sale del sistema y D esreali7ado por el sistema.


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>B

Ca!ores es%ec*ficosCa!or es%ec*fico a vo!u en constante& c v: a energ a necesaria para elevar

la temperatura de la unidad de masa de una sustancia en un grado mientrasel volumen se mantiene constante.

Ca!or es%ec*fico a %resi,n constante& c p: a energ a necesaria para elevarla temperatura de la unidad de masa de una sustancia en un grado mientrasla presión se mantiene constante.


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>>

• c v y c p son propiedades.

• c v esta relacionada con los cambios de energia interna y cp esta relacionadocon los cambios de entalpia

• as unidades de calor especifico son F GFg H < or F GFg H J. Estas sonidenticas ?

El calor especifico de unasustantacia cambia con latemperatura.


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>2

ENERGIA INTERNA& ENTAL$IA - CALORES$ECI.ICO $ARA GASES IDEALES

oule mostrousando esteaparatoexperimental%ue u=u!T "

;ara gasesideales , u , h , c v ,y c p variansolamente con latem eratura.


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>'

* un nivel aproximado se puede considerarvalores promedios para cv y cp

a relacion ∆ u = c v ∆ Tes valida paracual%uier tipo de

proceso volumenconstante.


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>(

Re!aciones %ara e! ca!or es%ec*fico de!os )ases idea!es

El


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>9

ENERGIA INTERNA& ENTAL$IA - CALORESES$ECI.ICOS $ARA SOLIDOS - LI/0IDOSInco %ressib!e substancia I co %resib!e 8 Es a%uellasustancia donde la densidad es constante. Kolidos y li%uidos sonsustancias incompresibles


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>:

Ca bios de ener)ia interna

Ca bios de enta!%ia


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>@

Su ario• )rabajo de frontera movil

W b para un proceso isotermicoW b para un proceso a presion constanteW b para un proceso politropico

• +alance de Energia para sistemas cerrados+alance de energia para procesos de compresion o expansiona presion constante

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