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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 $ARA SISTEMAS CERRADOS
+alance de Energia para un
sistema bajo un proceso
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A
+alance de energia cuando es usado un convenio de signos !porejemplo ., calor %ue entra y la salida del trabajo son positivos3, el calor%ue sale y el trabajo %ue ingresan son negativas" .
;ara un ciclo ∆ E = B, asi Q = W .
a primera ley no puede ser probada matematicamente, pero no existe proceso
en la naturale7a %ue no cumpla dic5a ley , lo cual se considera como prueba.
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C
(a!ance de ener)*a %ara una e+%ansi,n oco %resi,n a %resi,n constante
*nálisis general de un sistemacerrado de someterse a un procesode presión constante cuasi3e%uilibrio. Q sale del sistema y D esreali7ado por el sistema.
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>B
Ca!ores es%ec*ficosCa!or es%ec*fico a vo!u en constante& c v: a energ a necesaria para elevar
la temperatura de la unidad de masa de una sustancia en un grado mientrasel volumen se mantiene constante.
Ca!or es%ec*fico a %resi,n constante& c p: a energ a necesaria para elevarla temperatura de la unidad de masa de una sustancia en un grado mientrasla presión se mantiene constante.
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• c v y c p son propiedades.
• c v esta relacionada con los cambios de energia interna y cp esta relacionadocon los cambios de entalpia
• as unidades de calor especifico son F GFg H < or F GFg H J. Estas sonidenticas ?
El calor especifico de unasustantacia cambia con latemperatura.
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ENERGIA INTERNA& ENTAL$IA - CALORES$ECI.ICO $ARA GASES IDEALES
oule mostrousando esteaparatoexperimental%ue u=u!T "
;ara gasesideales , u , h , c v ,y c p variansolamente con latem eratura.
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* un nivel aproximado se puede considerarvalores promedios para cv y cp
a relacion ∆ u = c v ∆ Tes valida paracual%uier tipo de
proceso volumenconstante.
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Re!aciones %ara e! ca!or es%ec*fico de!os )ases idea!es
El
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ENERGIA INTERNA& ENTAL$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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