Segunda Ley De La Termodinamica

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA PARA UN VOLUMEN DE CONTROL.

La segunda ley de la termodinámica, puede ser aplicada a un volumen de control, el cual mostramos a continuación.

Fig.#27. Esquema para un análisis por segunda ley de un volumen de control.

Suponiendo que las propiedades en las secciones e y s son constantes, los flujos de entropía hacia dentro y hacia afuera del volumen de control (consecuencia del transporte de masa), se expresan por mese y msss , respectivamente. También puede adicionarse entropía al volumen de control al transferir calor a sus límites. Si se tiene en cuenta que el calor puede adicionarse en varios sitios y que la temperatura puede variar, puede escribirse

En donde la integral se evalúa sobre toda la superficie del volumen de control se presenta transferencia de calor y Ti es la temperatura de la superficie que corresponde a cada dQi. La entropía del volumen de control puede incrementarse además, por la acumulación de masa, por irreversibilidades internas, fricción del fluido, etc. Este término de acumulación o almacenamiento se designa como (dS/dt)vc. Finalmente, debe admitirse que puede haber varias corrientes que entran o salen del volumen de control y a fin de obtener la producción total de entropía para el volumen de control se realiza la siguiente suma sobre todas las corrientes

Al suponerse que este proceso de flujo sucede en un período de tiempo muy pequeño dt, la ecuación anterior se plantea para elementos de masa involucrados en ese instante, y el lado derecho de la misma ecuación es equivalente a escribir, para un sistema cerrado compuesto por todos los elementos de masa,

De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, esta cantidad debe ser mayor o igual a cero. En consecuencia, la ecuación (dS/dt)prod se escribe

El signo igual se aplica para procesos reversibles mientras que la desigualdad se aplica a los procesos irreversibles. Para el caso de flujo estacionario y estado estacionario, dentro del volumen de control no ocurren cambios con el tiempo, de tal manera que (dS/dt)v.c. = 0; ms = me, y

Para un proceso adiabático de flujo estacionario y estado estacionario dQi/dt = 0 y la ecuación anterior se convierte en

Si el proceso es reversible y adiabático, la ecuación anterior sería

ss = se

7. DISPONIBILIDAD.

En termodinámica el trabajo reversible ( Wrev ) para un proceso se define como la salida de trabajo útil máxima (o la entrada de trabajo mínima) para ese proceso. Es el trabajo útil ( Wu ) que un sistema puede entregar (o consumir) durante un proceso entre dos estados especificados si ese proceso se ejecuta de manera reversible (perfecta). La diferencia entre el trabajo reversible y el trabajo útil real se debe a imperfecciones (o

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