balances de energia primera ley
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7/25/2019 Balances de Energia Primera Ley
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No necesi to saberl o todo.Tan sol o necesi to saber
encontrar l o que me h aga
fal ta, cuando l o necesi te
Albert Einstein
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Energa
Energas en transito TrabajoCalor
Energa InternaEnerga Potencial
Energa Cintica
Energas del sistema
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Cambios de energa del sistema
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Cambio de Energa Cintica : Ec = Ec2 Ec1; Ec= donde v = velocidad
Cambio de Energa Potencial:Ep = Ep2 Ep1 ; Ep= donde z = altura
Sistema
estado 1
Sistema
estado 2
Para un sistema cerrado
T1, P1,V1,
Ec1,Ep1,U1
T2, P2,V2,
Ec2,Ep2,U2
Q, W
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Primer principio de la
termodinmica
( Ley de la conservacin de la energa
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: !La energa no p"ede crearse ni destr"irse#se trans$orma.
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El primer principioestablece:
urante un proceso la energa total esconstante ! cuando esta desaparece en
una "orma# aparece en otra.
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%E & ' )(energa del sistema (Calor y trabajo trans$erido
%e & * +
$a primera le! en sistemas cerrados
En "n proceso :
La energa del sistema se trans$orma en calor y,o trabajo-
En su "orma especi"ica
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%E & ' )
%. / %Ec / %Ep & ' 0 )
Ecuaci%n de &alance de Energa para un
sistema cerrado.
%e & * +
%" / %ec / %ep & * 0 +
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P"ntos a considerar para la $orm"lacin de la ec"acin:
1-01i no 2ay cambios en la temperat"ra# cambios de $ase: %. & 3-
2.'1i el sistema es adiabtico# entonces ' & 3
(.'1i no 2ay partes mviles# ni resistencias elctricas# entonces ) & 3
).'1i el sistema no tiene aceleracin# entonces %Ec & 3
*.'1i el sistema no se eleva ni se cae# entonces Ep &3
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Pasos para la resol"cin de "n problema de balance de energa
1.'ibu+e un es,uema e identi"i,ue el sistema.
2.'$iste los datos del problema sobre el dibu+o.
(.'-nalice dica in"ormaci%n establezca .
*.'-pli,ue la ecuaci%n de balance de energa./.'etermine las propiedades re,ueridas ! las
inc%gnitas.
0.'ibu+e un diagrama de proceso.
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E+ercicio (.//
e calienta agua en una cacerola tapada
sobre una estu"a# mientras la agita por medio
de una lice. urante el proceso se a3aden
(4 56 de calor al agua# ! * 56 de calor seliberan acia el aire de los alrededores. i el
traba+o de la lice asciende a *44 7m.
etermine la energa "inal del sistema# si su
energa inicial es de 14 56.
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E+emplo: 1
8n tan,ue rgido cerrado contiene un "luidocaliente ,ue se en"ra mientras es agitado por
una lice. 9nicialmente la energa interna del
"luido es de 44 56. urante el proceso de
en"riamiento el "luido pierde *44 56 como calor !la lice realiza 144 5+ de traba+o sobre el "luido.
etermine la energa interna "inal del "luido.
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8n tan,ue cerrado de 144 lit contiene
vapor de agua a )#(* atm ! (2
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>elaci%n del Calor espec"ico ?C
con el calor @# la variaci%n deEnerga interna ?8 ! la
variaci%n de Entalpa ?A.>elaci%n entre : 8# A# @
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>elaci%n del Calor espec"ico ?C con la Energa interna ?8
para gases ideales
Bara un sistema cerrado donde Ec ! Ep = 4 se tiene:
8 = @ ' si el proceso se realiza a vol"men constante# = 4
8 = @
pero tambin@ = mCvD
entonces:
%. & m Cv%T
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>elaci%n del Calor espec"ico ! la entalpa ?A
e "orma similar si
8 = @ ' si el proceso se realiza a presin constante# = B
8 = @ ' B o sea 8 F B = @
Bor lo ,ue entonces : A = @
! si @ = m Cp D
entonces
%4 & m Cp %T
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E+ercicio: etermine el cambio de entalpa para el nitr%geno#
en 5+G5g.# cuando este se calienta desde /44 a 14445a presi%n constante# utilizando:
H $os datos de la tabla de nitr%genoH $a ecuaci%n Emprica# tabla -'2c
H El valor de cpa la temperatura promedio tabla -'2bH El valor de cpa temperatura ambiente tabla -'2a
H etermine el porcenta+e de error implicado en cadacaso.
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E+emplo 8na masa de 4lbm de cobre a 14 I
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