Balances de
masa y energía
de sistemas
termodinámicos
El balance de energía es
una principio físico
fundamental al igual que la
conservación de masa, que
es aplicado para
determinar las cantidades
de energía que es
intercambiada y acumulada
dentro de un sistema.
"Ley de la conservación de la
energía" (Primera Ley de La
Termodinámica), es decir "La
energía no se crea ni se
destruye, solo se transforma"
Trabajo en la
frontera
Una forma de trabajo mecánico
muy común en la práctica es
aquella que está relacionada con la
expansión o compresión de un gas
en un dispositivo de cilindro-émbolo
Durante este proceso, parte
de la frontera (la cara interna
del émbolo) se mueve en
vaivén; por lo tanto, el trabajo
de expansión y compresión
suele llamarse trabajo de
frontera móvil o simplemente
trabajo de frontera
Balance de energía para
sistemas cerrados
Balance de energía
para cualquier
sistema
El balance de energía para
cualquier sistema que experimenta
alguna clase de proceso se
expresó como:
El balance de energía se puede expresar
por unidad de masa como
Al observar que un sistema cerrado no
tiene que ver con ningún flujo másico que
cruce sus fronteras, el balance de energía
para un ciclo se puede expresar en
términos de interacciones de calor y
trabajo como
Diversas formas de la
relación de la primera ley
para los sistemas
cerrados
Calores específicos
El calor específico es la energía requerida
para elevar la temperatura en un grado de
una unidad de masa de una sustancia en
una manera especificada.
En termodinámica, el interés se centra
en dos clases de calores específicos:
calor específico a volumen constante cv
y calor específico a presión constante
cp.
el calor específico a volumen constante cv
se puede considerar como la energía
requerida para elevar en un grado la
temperatura de una unidad de masa de
una sustancia cuando el volumen se
mantiene constante
Energía interna, entalpía
y calores específicos de
gases ideales
Se define un gas ideal como un
gas cuya temperatura, presión y
volumen específico se relacionan
mediante Pv = RT
Se ha demostrado en forma matemática (capítulo 12) y
experimental (Joule, 1843) que para un gas ideal la
energía interna es sólo una función de la temperatura.
Es decir, u = u(T)