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Exergía

Termodinámica II

Aplicando la primera ley en ambos casos se observa que el tanque 1 tiene la misma cantidad de energía almacenada que el tanque 2, aunque se sabe que el caso 2 podría llegar a realizar más trabajo que el caso 1, no obstante tener la misma energía almacenada. Asumiendo que únicamente Gas Ideal. ¿Cuánto trabajo podría realizar un sistema? ¿Cuánto trabajo puede realizar un sistema al cambiar de un estado a otro? La respuesta a estos interrogantes establece una clasificación de la calidad de la energía: Energías de calidad superior son transformables en trabajo en su totalidad. Energías de calidad inferior son parcialmente transformables en trabajo.

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Exergía

Termodinámica II

La segunda ley de la termodinámica se puede plantear desde dos puntos de vista:

ANÁLISIS EXERGÉTICO 1. Identifica las partes de un proceso donde se produce la mayor degradación de exergía Permite introducir mejoras. 2. Diseño de componentes y equipos mediante el criterio de minimizar la degradación exergética. 3. Termoeconomía. Ciencia que aplica el método exergético en la optimización económica de sistemas y procesos. 4. A.P.S. (American Physics Society) (1975). Acoge el análisis exergético como base de la elaboración de políticas de conservación de la energía. Eficiencia en grandes sectores Investigación de modelos estándar de procesos Trabajo máximo (WMAX) Es aquel que realiza un sistema que interacciona únicamente con el ambiente que lo rodea partiendo de T 1=T0 y llegando a T2=T0 mediante un intercambio de calor.

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Exergía

Termodinámica II

Aplicando la primera ley:

Aplicando la segunda ley:

De modo que:

Trabajo útil máximo (

)

Es aquel que realiza un sistema que interacciona únicamente con el ambiente (P0,T0). Incluye aquella parte del trabajo realizado al empujar a la atmósfera, si el sistema se expande.

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Exergía

Termodinámica II

EXERGIA (B) Se define como la capacidad que tiene un sistema (en un medio fijado) para realizar trabajo, por estar en un estado (P,T) determinado. Es una propiedad

Diferencial exacta

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Exergía

Termodinámica II

Exergía de un sistema cerrado

Donde:

Donde:

Ejemplo Un cilindro rígido contiene 1 m3 de aire a T1=T0, P1=10 bar. Calcule su capacidad de realizar trabajo útil. Solución b1 = (u1 − u 0 ) − T0 ( s1 − s 0 ) + (v1 − v0 )  1 T P 1 b1 = C v (T1 − T0 ) − T0 C P ln 1 − R g ln 1  + P0 R g T0  −  T0 P0    P1 P0  b1 = T0 R g ln

1 P1 1 + T0 R g P0  −  P0  P1 P0 

 P 1 1 b1 = T0 R g ln 1 + P0  −  P1 P0  P0 >> 0