Disponibilidad

INTRODUCCIÓN

Los conceptos de disponibilidad nos permiten clasificar la energía en energía que puede ser convertida completamente en trabajo (por ejemplo la que se mide con la función de disponibilidad) y energía no disponible para realizar trabajo. La atmósfera es un ejemplo típico de una fuente inmensa de energía no disponible.

Otro ejemplo son los mares. En ciertas latitudes en las cuales existe una diferencia de temperatura sustancial entre el mar y la atmósfera, esta diferencia se utiliza como fuente de energía.

La primera ley se puede expresar como:

 En el universo la suma de la energía disponible y la no disponible se mantiene constante.

La segunda ley puede ser enunciada equivalentemente de varias maneras:

 Es imposible convertir energía no disponible en energía disponible

 La energía no disponible del universo aumenta (o se mantiene constante)

 La energía disponible del universo disminuye (o se mantiene constante).

¿Qué es la disponibilidad?

Es una propiedad termodinámica que expresa la cantidad máxima de trabajo útil que puede entregar un sistema cuando sigue un proceso totalmente reversible desde un estado inicial hasta el estado muerto (Cuando el sistema está en equilibrio termodinámico con los alrededores). También es conocida como exergía y suele decirse que la disponibilidad o exergía representa el límite superior en que puede ocurrir un proceso sin violar las leyes de la termodinámica.

Esta energía puede calcularse permitiendo que la sustancia efectúe un cambio de estado reversible hasta alcanzar equilibrio termodinámico con el medio ambiente que se encuentra a P0 y T0. En la práctica, al medio ambiente se le designa como depósito estándar para determinar la energía disponible del sistema.

Cuando el cambio de estado reversible se lleva a cabo en sistema cerrado, de la primera ley se tiene que:

δq = du + δw

de la segunda ley se sabe que:

ds(sistema) + ds(alrededores) = 0 ⇒ ds(alrededores) = – ds(sistema)

ds(alrededores) = – ds(sistema)

T(alrededores)

combinando las ecuaciones anteriores se tiene que:

T(alred) ds(stma) = du + δw(máx)

se trata de δw(máx) por ser un proceso reversible, luego:

δw(máx) = T(alred) ds – du

si los alrededores son el medio ambiente

δw(máx) = T0 ds – du

entonces el trabajo máximo queda dado por:

w(máx) = (u – T0 s) – (u0 – T0 s0)

Donde T0, s0, u0 son las propiedades del sistema cuando se encuentra en equilibrio con el medio ambiente y w(máx) es el máximo trabajo que puede realizar un sistema hasta alcanzar equilibrio con el ambiente.

Se debe tener

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