4.8 Balance de exergía en sistemas abiertos.
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 la transferencia de exergía por
una cantidad igual a exergía destruida dentro de las fronteras del
sistema durante el proceso. Entonces el principio de disminución de exergía puede
expresarse como
Esta relación se conoce
como el 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 dentro de las fronteras del sistema como resultado de las
irreversibilidades.
Un sistema cerrado no
involucra flujo másico, por lo tanto tampoco cualquier transferencia de exergía
asociada con el flujo másico. Si se toma la 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 (Fig 8-33)
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 por el intervalo de tiempo ∆t
y se toma el límite al
∆t ® 0, se obtiene en forma de tasa el
balance de exergía
para un sistema
cerrado.
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