EXERGÍA
ECUACIONES A UTILIZAR PARA ESTE TEMA
EXERGÍA PARA SISTEMAS CERRADOS
Exergía de estado
Cambio de exergía del sistema
Balance de exergía para SC
EXERGÍA PARA SISTEMAS ABIERTOS
Exergía de estado
Cambio de exergía del sistema
Balance de exergía para SAP
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TEORÍA DE EXERGÍA
TERMO- EXERGIA TEORIA
EJERCICIO DE PARCIAL RESUELTO EN HOJA
Una máquina térmica funciona entre dos fuentes, una de ellas a 1000 K y la otra a 300 K. Si el calor recibido es de 2930 kJ, calcular el rendimiento térmico y el trabajo obtenido para los siguientes casos:
a. La máquina térmica es reversible. η: 0,7; W: 2051 kJ
b. La máquina térmica es irreversible y su rendimiento térmico es de 0,4. W: 1172 kJ c. Si en lugar de una fuente se coloca un cuerpo a la misma temperatura (T1 = 1000 K) y de capacidad calorífica C = 1 kcal/K. La máquina térmica es reversible. η: 0,484; W: 1418 kJ
EJERCICIO DE PARCIAL RESUELTO EN VIDEO
Desde una fuente a 723 K se emite un flujo de calor a un recipiente cerrado con émbolo y pistón que aloja 15 kg de R-134a como líquido saturado a 100 kPa. La emisión de calor termina cuando todo el refrigerante se vaporiza por completo.
a) Determinar el estado que alcanza el refrigerante al final del proceso. Graficar el proceso en un diagrama P-v. Justificar las respuestas.
b) Calcular el trabajo de expansión y el calor cedido por la fuente.
c) Calcular la entropía generada mediante su respectivo balance.
d) Calcular la exergía destruida (T₀ = 298 K, P₀ = 100 kPa) mediante su respectivo balance.
TERMO- EXERGIA EJERCICIO REGALITO
PREGUNTAS FRECUENTES EN EXERGÍA
¿Por dónde empiezo?
Respondé rápido:
¿Es sistema cerrado o volumen de control (entra/sale masa)?
¿Te piden exergía destruida (E_d), trabajo útil (W_u) o eficiencia de 2da ley (η_II)?
¿Cuál es el ambiente? ¿Te dan T0 y P0? (si no, suelen ser “ambiente”: 25°C y 1 atm)
¿Hay calor a una frontera a temperatura T_borde? (si hay Q, aparece el factor 1 − T0/T_borde)
Fórmulas base (las únicas que necesitás)
Regla clave (puente con entropía):
E_d = T0 · S_gen ≥ 0
(reversible ⇒ E_d = 0)
Exergía de flujo (corrientes):
ψ = (h − h0) − T0 (s − s0) + V²/2 + gz
Cómo calcular “rápido” según el caso
Sustancia pura (tablas):
-
hallás h, s en cada estado
-
hallás h0, s0 a T0, P0
-
calculás ψ y luego el balance
Gas ideal (modo examen):
Δψ = Δh − T0 Δs
con
Δh ≈ c_p (T2 − T1)
Δs = c_p ln(T2/T1) − R ln(P2/P1)
Errores típicos
Usar °C en T0/T o en ln (usar K).
Confundir T0 (ambiente) con T_borde (donde entra/sale el calor).
Poner E_d < 0 (no existe).
Olvidar que en intercambiadores puede haber Ė_d > 0 aunque Q̇ext = 0 (por ΔT finito).
Mezclar ψ (kJ/kg) con B (kJ) o Ḃ (kW) sin multiplicar por m o ṁ.
Identificación express
“Exergía destruida / trabajo útil máximo / 2da ley” → exergía.
“Válvula / estrangulación” → h ≈ cte pero ψ baja (se destruye exergía).
“Intercambiador” → destrucción por ΔT finito, aunque no haya trabajo.
