Resumen Se decidió escribir un texto guía de la materia, para hacer una contribución a la biblioteca a favor de la Carrera de Ingeniería Agroindustrial y que esta se utilice como material de apoyo a los estudiantes que llevan el curso de Termodinámica




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fecha de publicación09.03.2016
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ECUACIÓN GENERAL DEL BALANCE DE ENERGIA


La ecuación general del balance de energía se expresa de la siguiente forma:

Acumulación de energía = transferencia de energía _ transferencia de energía


Dentro del sistema a través de la frontera fuera de la frontera

del sistema
+ energía generada dentro - energía consumida dentro

del sistema del sistema

Esta ecuación puede ser aplicada a un equipo individual o a toda una planta.

  1. No hay acumulación de energía dentro del sistema

  2. No hay generación de energía dentro del sistema

  3. No se consume energía dentro del sistema


Si introducimos esas simplificaciones la ecuación (6) se reduce a:
Transferencia de energía a través = Transferencia de energía fuera

de la frontera del sistema de la frontera del sistema
BALANCES DE ENERGIA PARA SISTEMAS CERRADOS
Se dice que un sistema es abierto o cerrado dependiendo que exista o no transferencia de masa a través de la frontera del sistema durante el período de tiempo en que ocurre el balance de energía. Por definición un proceso intermitente es un proceso cerrado y los procesos semiintermitente y continuo son sistemas abiertos.
Una ecuación integral de balance de energía puede desarrollarse para un sistema cerrado entre dos instantes de tiempo. Energía final del sistema – energía inicial del sistema = energía neta transferida

Energía inicial del sistema = Ui + Eci + Epi

Energía final del sistema = Uf + Ecf + Epf

U = energía interna

Ec = energía cinética

Ep = energía potencial

Energía transferida (E) = Q + W

E = Et2 –Et1

Los subíndices se refieren a los estrados inicial y final
(Uf - Ui) + (Ecf - Eci) + (Epf - Epi) = Q +W
Si utilizamos el símbolo  para indicar diferencia se tiene:

U + Ec + Ep = Q + W luego,
E = Q + W

Donde E representa la acumulación de energía en el sistema asociada a la masa y está compuesta por: energía interna (U), energía cinética y energía potencial (P).
La energía transportada a través de la frontera del sistema puede transferirse de dos modos: como calor (Q) o como y trabajo (W)

Q y W representan la transferencia neta de calor y trabajo, respectivamente, entre el sistema y su entorno

Si E = 0; Q = - W

La ecuación (7) es la es la forma básica de la primera ley de la termodinámica
BALANCE DE ENERGIA PARA SISTEMAS ABIERTOS EN REGIMEN ESTACIONARIO
Por definición en un sistema abierto se observa la transferencia de materia a través de sus fronteras cuando ocurre un proceso. Debe realizarse trabajo sobre el sistema para que exista una transferencia de materia hacia él y la masa que sale del sistema realiza trabajo sobre los alrededores (entorno) ambos términos de trabajo deben incluirse en la ecuación de balance de energía.
En la ecuación de balance de energía para un sistema abierto debemos incluir la energía asociada a la masa que entra y sale del sistema, con lo cual se tiene:

Significa lo que entra lo que sale del sistema menos lo que entra si consideramos régimen estacionario: E entrada = E salida; E = 0, no hay acumulación de energía por lo que tenemos:

Si se considera que no hay variación de energía potencial ni de energía cinética y que W = 0 se tiene:
Q = H = Hproductos - Hreactivos

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