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l medioambiente, pero no siempre se

2.6.

p0 y T0, evoluciona hasta alcanzar el equilibrio la posibilidad de obtener trabajo de las interacciones que pudieran tener lugar entre distintas partes del ambiente).

Recientemente este modelo ha sido revisado por los autores: Szargut y col, 2005. licado! Escribir a Alicia y pedirle la referencia) en el trabajo de Ahrendts. Consiste en un conjunto de 40 sustancias formadas

formado por elementos presentes en el ambien T) se tiene que cumplir que los potenciales el mismo en ambos sistemas: n sistema i

ambiente i

(37)

e CH T0 , p 0

g o T0 , p 0

i

eiCH T0 , p 0

g io T0 , p0

i 1

go

eCH

i

i

(38)

i ,0

i

i

i

Siendo

i

i,0 0

el

y T0 del ambiente.

eiCH

i a T0 y p0.

g io

i a T0 y p0. 2SO4:

compuesto se calcula suponiendo un ambiente de referencia formado por una serie de sustancias -presentes en el medioambiente natural- en

2 H ( g ) S ( s) 4O( g ) e HCH2 SO4 T0 , p 0

H 2 SO4 (l )

g Ho 2 SO4 T0 , p 0

2 e HCH

g Ho

e SCH

g So

4 eOCH

g Oo T0 , p 0

El medioambiente natural no puede ser tomado como referencia para los po como en el espacio. Es necesario por tanto definir un ambiente de referencia

Los datos de

go y

g io se toman de la bibliograf

JANAF Thermochemical Tables. 3rd Ed., 1985). Los de eiCH se toman del modelo III escogido. Ej: Tabla 1

dos de la litosfera y sustancias Compuesto

medioambiente natural. siguientes: 692 sustancias.

Satisface adecuadamente los requerimientos de equilibrio

Modelo II (Szargut y col, 1988): Selecciona una sustancia de referencia para dado, se hallen abundantemente presentes en el medioambiente. Una de sus bases es que las sustancias que se encuentran en abundancia en la naturaleza

17

C (s) CH4 (g) CH3OH (l) C2H6 (g) CO2 (g) CO (g) H (g) H2 (g) H2O (g)

eCH (I) (kJ/kmol) 404589 824348 710747 1482033 14176 269412 320822 235249 8636

eCH (II) eCH (III) (kJ/kmol) (kJ/kmol) 410260 405552 831650 824164 718000 710437 1495840 1482300 19870 16137 27510 270875 236100 320588 236100 234690 9500 8567

18

H2O (l) H2S (g) H2SO4 (l) N2 (g) NH3 (g) N (g) NO (g) NO2 (g) O (g) O2 (g) S (s) SO2 (g) SO3 (g) SO3 (l)

45 799890 151233 639 336684 453821 88851 55565 231968 3951 598158 301939 233041 235743

900 812000 163400 720 337900 720 88900 55600 3970 3970 609600 313400 249100 -

36 732886 86240 799 335951 455936 89442 55634 234218 4973 531524 236417 167909 165329

Consideramos un gas ideal, k, presente en la fase gaseosa del ambiente a la Temperatura, T0 xek p0 e indica el ambiente y xek Tomamos un dispositivo como el de la figura, en el cual entra el gas a la 0 y p0 misma temperatura, T0 xek p0. WVC

1

2 Gas k a T0, xek p0

Gas k a T0, p0

Tb=T0

m h1

1 2 c1 2

gz1

QVC

QVC

m h2

1 2 c2 2

gz 2

WVC

ando el proceso sea reversible: m h1

1 2 c1 2

gz1

QVC

rev

m h2

1 2 c2 2

gz 2

WVC

rev

En cuyo caso, el calor absorbido se puede expresar mediante el segundo principio como: QVC

Tb S 2

S1

Reorganizando: WVC m

19

h2 rev

h1

1 2 c2 2

c12

g z2

z1

T0 s 2

s1

20

WVC m

h2

h1

T0 s 2

2.7.

s1

rev

hay que definir en primer lugar el Como estamos trabajando con un gas ideal: h2

h1

c p T2

s2

s1

c p ln

T1

T2 T1

y en este caso: T2 R ln

p2 p1

sistema o volumen de control que se va a T1

con lo cual: s 2

T0 s1

h2

h1

R ln

x ke p0 p0

0

asociada a una transferencia de calor hay que tomarla como exer

WVC m

Limite II

T0

Por lo tanto:

Q RT0 ln x

e k

Wmax

e

1

CH k

2 Tb

Limite II

rev

N dispositivos como el anterior, uno para cada gas presente en la mezcla. Cada gas 0

corresponde en la mezcla, xi p0 temperatura, T0 referencia, xei p0. (Este dispositivo lo que hace es simular el proceso hacia el equilibrio: la mezcla de gases evoluciona a p0 y T0

WVC m

RT0 ln rev

x ke xk

o, la temperatura a la cual tiene lugar la rresponde a la ambiente la temperatura del ambiente de referencia

E1

E2

ED

EL

Sumando todos los componentes: e

CH

RT0 i

Observando este balance, parece claro que para un flujo determinado de materia que entre y salga del volumen de control, la su

xe xi ln i xi

Expresando el logaritmo como: xi (ln xei

xi) y teniendo en cuenta

gases ideales como: e

CH

CH i i

xe i

EL RT0

Eq

x i ln xi

2 1

1

T0 q ' dL Tb

i

donde reales.

es el calor transferido por unidad de longitud, L.

irreversibilidades producidas por el rozamiento. se encuentra a la temperatura del ambiente, por lo tanto desapa

21

22

2.7. calor dentro del volumen de control. limite I es necesario disponer de datos del calor transferido y de la temperatura a la que se transfiere, lo cual no siempre es proporciona una aproximaci

o que proporciona una medida real del rendimiento de un sistema desde el Antes de definirla, es necesario identificar el fuel producto del zando. El producto representa el resultado deseado, producido por el sistema. El fuel son los recursos utilizados para generar el producto. Ambos se expresan

EF

EP

EP EF

ED

1

EL

ED EL EF

proporcionado al sistema que diferencia entre el 100% y el valor actual de eficiencia porcentaje, representa el porcentaje de la exer Un uso importate de la eficiencia exer e, planta o industria en re componentes, plantas o industrias similares. (ej: turbina y bomba), por lo general, no tiene mucho sentido. Para calcular la eficiencia lugar cual es su fuel y cual es su producto. El fuel consiste en: y salen del volumen de control, se consideran como parte del fuel todas entrada y la salida. Respecto a otros flujos ener entra al volumen de control. En cuanto al producto: y salen del volumen de control, se consideran como parte del producto todos entrada y la salida. Respecto a otros flujos ener que sale del volumen de control. NOTA: Estas son formulaciones generales, que el fuel son los recursos utilizados y el producto los resultados generados. Veamos algunos ejemplos:

23

24

Compresor, ventilador o bomba 2

Productos de Fuel: E F

Combustible Fuel: E F

W

W

Producto: E P

1 E2

E1

E1

E4

Producto: E P

E3

E2

E1

E2

E4

ED

E1

E4

3

Oxidante

Cenizas

2

4

1

E3 E3

E2

ED

Turbina Caldera 1

Fuel: E F

E1

E2

E3 4

W

Producto: E P

Gases de

W 5 Combustible

2

3

E1

E2

Producto: E P

6

E6

E3 E5

1

Corriente caliente

1

7

Aire

Intercambiador de calor: Siempre que (T1>T0) 3

Fuel: E F

Agua

2

Todas las transferencias de calor ocurren a temperaturas superiores a T0 y la finalidad

Agua Recalentamiento

8

2 corriente caliente Fuel: E F E3 E 4 Producto: E P

4

E2

3

Cenizas

E1 Mezclador

Refrigerador: 3 Corriente caliente (la que cede el calor y se

Todas las transferencias de calor ocurren a temperaturas inferiores a T0

en una nevera)

1

2

T1>T2 1

2 Fuel: E F 3

m1 e1

Producto: E P

e3

m 2 e3

e2

transferencia de calor. (el fuel son los refrigerante y el producto los resultados

(la que, estando a T1