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SISTEMAS ABIERTOS TERMODINAMICOS

SIGNIFICADOS Y EJEMPLOS DE SISTEMAS ABIERTOS
by

gabriel baez

on 14 November 2012

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Transcript of SISTEMAS ABIERTOS TERMODINAMICOS

Definición y Ejercicios SISTEMA ABIERTO TERMODINAMICO UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA ANALISIS DE SISTEMA ABIERTO INTEGRANTES:

GABRIEL BAEZ
DANIEL BENITEZ
FREDDY GUZMAN
HERNAN RIVADENEIRA
ANDRES SIGCHA Definición: Conservación de la energía: APLICACIONES DEL PRIMER PRINCIPIO EN
SISTEMAS ABIERTO Como puedes comprender, los sistemas abiertos son los más difíciles de estudiar con precisión, ya que predecir el comportamiento futuro del sistema requiere saber qué va a pasar con el entorno. Pero, por otro lado, hablando estrictamente, todos los sistemas reales son abiertos. El resto de clasificaciones son, como he dicho antes, abstracciones. Cualquier parte del Universo puede intercambiar materia y energía con su entorno. SISTEMA ABIERTO TERMODINAMICO Es aquel que intercambia energía y masa con el exterior. En esta clase se incluyen la mayoría de sistemas que pueden observarse en la vida cotidiana. Por ejemplo, un vehículo motorizado es un sistema abierto, ya que intercambia materia con el exterior cuando es cargado, o su conductor se introduce en su interior para conducirlo, o es provisto de combustible al repostarse, o se consideran los gases que emite por su tubo de escape pero, además, intercambia energía con el entorno. Solo hay que comprobar el calor que desprende el motor y sus inmediaciones o el trabajo que puede efectuar acarreando carga. A este sistema también se le conoce como volumen de control y a su frontera como superficie de control. SISTEMA ABIERTO TERMODINAMICO APLICACION DEL PRIMER PRINCIPIO A SISTEMAS ABIERTOS Conservación de la Masa: La masa, como la energía, es una propiedad que se conserva, y no se crea ni se destruye. Masa que
entra V.C. Masa que
sale V.C. Cambio de la
masa en el V.C - = ∆EVC = Q - W + ∑Eent- ∑Esal Energía de calor
y trabajo + Energía que
entra al VC - Energía que
sale del VC = Cambio de
Energía VC Aplicaciones típicas del primer principio a
sistemas abiertos TURBINAS TOBERAS Y DIFUSORES VENTILADORES COMPRESORAS BOMBAS Y EJERCICIO 1 Una bomba de 5 C.V. con una eficiencia del 45% se usa para bombear 500 gal/h de agua. ¿Qué trabajo se le transmite al sistema?

P = 5 C.V.*0,45 = 2.25 C.V. P = 2.25 C.V.*1 kW/1.359 C.V. P = 1.656 kW
W = P* W = 1.656 kW*1 h/500 gal = 0,003312 kW*h/gal
W = 0,003312 kW*h*1gal*1L/gal*3,785 L*1 kg W = 8,75*10-4 kW*h/kg
Respuesta: 8,75*10-4 kW*h/kg SISTEMA ABIERTO TERMODINAMICO Estos sistemas intercambian energía no sólo en forma de calor y trabajo, sino también en forma de flujo para que entre y salga masa del sistema, y pueden almacenar energía en diversas formas. Por ello, en la formulación matemática de la primera ley de la termodinámica además de los términos empleados para sistemas cerrados, deben considerarse los siguientes:
Trabajo de flujo: Wf = Δ(pV).
Incremento de energía cinética: Δ EC = Δ (v2 / 2).
Incremento de energía potencial: Δ EP = Δ (g*z). SISTEMA ABIERTO TERMODINAMICO
Entonces:
Δ (U + v2 / 2 + g*z ) = Q – WS - Wf.

Donde se agrupan en el miembro izquierdo los términos de almacenamiento de energía y en el miembro derecho los términos de energía en tránsito, desdoblando el trabajo total en el trabajo útil WS y el trabajo de flujo Wf (W = WS + Wf).

Considerando la expresión de trabajo de flujo se puede introducir bajo el signo incremental:
Δ (U + p*V + v2 / 2 + g*z ) = Q – WS.
Recordando la definición de entalpía se obtiene:
Δ (H + v2 / 2 + g*z) = Q – WS

Esta ecuación es la expresión de la primera ley de la termodinámica para sistemas abiertos. EJERCICIO 2 Una bomba de 5 kW eleva agua hasta una altura de 25 m sobre la superficie de un lago. La temperatura del agua se incrementa en 0,1° C. Despreciando cualquier cambio en la EC, determine la tasa de flujo másico.

Sistema: Abierto.

Δz*g/gC + ΔH = (Q – W)/L

En esta ecuación ΔH = cP*ΔT y Q = 0

Reemplazando los valores conocidos:

L*(25 m*9,81 m*s2*N/(1 kg*m*s2)) + L*(1 kcal/(kg*°C))*0,1° C = -5 kJ/s
245,25*L J/kg + 0,1 kcal/kg*4,184 J/cal*1000 cal/kcal*L = - 5000 J/s
245,25*L J/kg + 418,4*L J/kg = - 5000 J/s
L = 7,53 kg/s
Respuesta: 7,53 kg/s
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