Instituto Tecnolgico de La Paz

Ingeniera Electromecnica

Trabajo realizado para la materia

Termodinmica

Exergia y Trabajo reversible

Docente: Juan Martin Nez Lucero

Alumno: Jorge Isaac Schcolnik Cabrera

Fecha de entrega: 19/05/2015

Laexergaes una medida de la disponibilidad de la energa. La idea es que parte de la energa de un sistema se puede aprovechar para realizar trabajo mecnico, elctrico o de otro tipo. El segundo principio de la termodinmica nos establece limitaciones en cuanto a la cantidad de trabajo que podemos realizar. Pero existe adems una limitacin prctica en cuanto a que slo se puede realizar trabajo si el sistema almacena una energa respecto al ambiente que le rodea.Se denomina exerga a la cantidad mxima de energa que puede transformarse en trabajo til, entendiendo por til el que no se emplea en actuar contra el ambiente.La exerga se consume por completo cuando la presin y la temperatura (y el resto de variables de estado como la altura sobre el nivel del mar, el voltaje, etc. que lo diferencian de lo que le rodea) se igualan a la del entorno. Una vez que se iguala la temperatura del sistema con la del ambiente (alcanzndose el equilibrio trmico) y se iguala su presin con la exterior (llegndose al equilibrio mecnico), ya no se puede extraer energa adicional. Se dice que en ese caso el sistema ha alcanzado el estado muertoLa importancia del desarrollo de los sistemas trmicos que utilicen eficazmente los recursos energticos, como el petrleo, la gasolina, el gas natural y el carbn, ha cobrado gran importancia, tanto por las razones de disminucin de recursos, al ser los principales combustibles de fuentes no renovables, como sobre del impacto que se causan sobre el medio ambiente al utilizarlos. La eficacia de su uso, en un sistema especfico, se determina con los dos principios fundamentales de la Termodinmica. La energa que entra en un sistema con el combustible, electricidad flujos de materia, y otros, est presente en los productos finales que produce el sistema y por cada subproducto que genera dicho sistema ya que la energa no se destruye, conforme al primer principio de la Termodinmica.Por tanto, a la hora de calcular la exerga es necesario especificar cul es el entorno en el que trabaja la mquina trmica. Debido a la falta de un equilibrio termodinmico en la naturaleza, no se puede especificar completamente cul es el estado de referencia (debido a que, como ya se ha dicho, las condiciones del medio son cambiantes). Normalmente, es suficiente con definir el estado de equilibrio mediante la temperatura. La capacidad de un medio energtico para realizar trabajo expresa su potencial para transformarse en otros tipos de energa, y por tanto la exerga puede aplicarse al estudio de procesos tecnolgicos como son plantas de energa, ciclos termodinmicos, mquinas, etc. A diferencia de la energa, no existe una ley de conservacin para la exerga. Cualquier fenmeno irreversible causa una prdida de exerga, lo que significa una reduccin del potencial de los efectos tiles de la energa, o por el contrario a un aumento del consumo de energa proporcionado por el reservorio o foco caliente, para lograr una generacin de trabajo igual.

La exerga fsica.Trabajo que se puede obtener sometiendo a la sustancia a procesos fsicos reversibles desde la temperatura y presin iniciales, hasta el estado determinado por la presin y la temperatura del entorno. La exerga qumica Trabajo que se puede obtener de una sustancia que se encuentra a la presin y temperatura del entorno, si alcanza un estado de equilibrio termodinmico mediante reacciones qumicas. En ocasiones, a la suma de la exerga fsica y qumica se le denomina exerga trmica

Bt = Bf + B0

Ambiente y estado muerto Para el anlisis exergetico hay que referirse constantemente a un ambiente estable de referencia (AER), que se supone en un estado de equilibrio termodinmico completo. Si alguna propiedad intensiva de un sistema (presin, temperatura, potencial qumico, etc.) difiere de la correspondiente del ambiente, existe una posibilidad de realizacin de un trabajo. El ambiente proporciona, por tanto, un nivel de referencia natural para la determinacin de la energa utilizable.El ambiente puede actuar sobre un sistema de las tres formas siguientes: a) Transferencia de calor, como manantial a la temperatura To . Dada la enorme capacidad calorfica del ambiente, los intercambios de calor afectarn despreciablemente a su temperatura. b) Intercambio de trabajo de expansin o compresin, como almacn de energa utilizable. Se produce slo cuando el sistema experimenta un cambio de volumen. Cuando ste cambia en V, el sistema realiza un trabajo po V sobre el ambiente. Est claro que este trabajo no es til, aunque puede ser recuperado si el sistema vuelve al volumen inicial. c) Intercambio de materia, como depsito de sustancias de trabajo potencial qumico, en equilibrio estable. Puede producirse en sistemas abiertos. A consecuencia de estas interacciones, el ambiente determina los niveles de temperatura, presin y potenciales qumicos que han de tomarse como referencia para los clculos de energa utilizable. Cuando el sistema llega al equilibrio termodinmico completo con el ambiente, se dice que se encuentra en el estado muerto. En dicho estado, la presin, la temperatura y los potenciales qumicos del sistema son iguales a los del ambiente. En aplicaciones ste se produce cuando existe una pared fsica que impide el intercambio de material entre sistema y ambiente. Lo designaremos estado ambiental.

El trabajo reversible se define como la cantidad mxima de trabajo til que puede obtenerse cuando un sistema experimenta un proceso entre los estados inicial y final. sta es la salida (o entrada) de trabajo til que se obtiene cuando el proceso entre los estados inicial y final se ejecuta de manera reversible.Cualquier proceso reversible que lleva a masa en el volumen de control del mismo estado inicial al mismo estado final producira el maximo trabajo. Consideramos por lo tanto un proceso virtual reversible entre los mismos estados de la sustancia original y en el mismo ambiente a T0 y calculamos el trabajo generado por este proceso virtual. Es importante notar que el trabajo y el calor intercambiados por el proceso reversible son, en general, diferentes de los intercambiados por el proceso real. Consideramos un modelo de estado y flujo uniforme como la situacion mas general. Sera facil particularizar luego los resultados a otros casos

Bibiografia

http://laplace.us.es/wiki/index.php/Introducci%C3%B3n_a_la_exerg%C3%ADahttp://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/Modulos/Modulo4.pdfhttp://www.fing.edu.uy/if/cursos/fister/apoyo/notas/irrev.pdfhttp://leontermo.blogspot.mx/2009/08/trabajo-reversible-e-irreversible.html