PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA PARA SISTEMAS

Taller de Principios de Termodinámica y Electromagnetismo.
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA PARA SISTEMAS ABIERTOS
En t = 0 :
en t = dt :
I ) Balance de masa
(dm)sist = dmentrada – dmsalida = dme – dms
dm e dm s
 dm 
 e m
s

m
 =

dt
dt
 dt  sist
si el sistema opera bajo régimen permanente o estacionario (no hay acumulación)
 dm 

 =0
 dt  sist
e m
s m

 m
II ) Balance de energía
ET = energía termodinámica del sistema.
eT = energía termodinámica específica del sistema.
eT =
ET
;
m
ET = m eT
ET entra  ET sale = ET final  ET inicial
( ET entra con la masa + ET entra sin la masa )  ( ET sale con la masa + ET sale sin la masa ) = ET final  ET inicial
ET entra con la masa  ET sale con la masa + ET entra sin la masa  ET sale sin la masa = ET final  ET inicial
Gámez Leal R., Jaramillo Morales G. A.
Taller de Principios de Termodinámica y Electromagnetismo.
dme (eTe) – dms (eTs) + {Q} + {W}= dET
dme (eTe) – dms (eTs) + {Q} + {W}flujo + {W}otros = dET
dme (eTe) – dms (eTs) + Wflujo ent. – Wflujo sal. + {Q} + {W}otros= dET
Wflujo = PdV = P (dm) v = P v dm
ET = U + Ec + Ep = U + ½ m v2 + m g z
eT = u + ½ v2 + g z = ½ v2 + g z + u
dme (½ v12 + gz1 + u1) – dms (½ v 22 + gz2 + u2) + P1 v1 dme – P2 v2 dms + {Q} + {W}= dET
dme (½ v12 + gz1 + u1 + P1 v1) – dms (½ v 22 + gz2 + u2 + P2 v2) + {Q} + {W}= dET
me (½ v12 + gz1 + u1 + P1 v1) – ms (½ v 22 + gz2 + u2 + P2 v2) + {Q} + {W}= ET final – ET inicial
h1 = u1 + P1 v1 ;
h2 = u2 + P2v2 ;
h = entalpia específica
me (½ v12 + gz1 + h1) – ms (½ v 22 + gz2 + h2) + {Q} + {W}= ET final – ET inicial
si
me = ms = m
(no hay acumulación de masa, régimen permanente o
estacionario)
m [ ½ ( v12 – v 22 ) + g (z1 – z2) + (h1 – h2) ] + {Q} + {W}= ET final – ET inicial
si
ET = cte. ;
ET final – ET inicial = 0 (los valores de las propiedades del
sistema no cambian con el tiempo, estado estacionario)
m [ ½ ( v12 – v 22 ) + g (z1 – z2) + (h1 – h2) ] + {Q} + {W}= 0
{Q} + {W}= – m [ ½ ( v12 – v 22 ) + g (z1 – z2) + (h1 – h2) ]
{Q} + {W}= m [ ½ ( v 22 – v12 ) + g (z2 – z1) + (h2 – h1) ]
o bien
 } + {W
 }= m
 [ ½ ( v 22 – v12 ) + g (z2 – z1) + (h2 – h1) ]
{Q
Gámez Leal R., Jaramillo Morales G. A.