Otras carreras Balance de energía en régimen no estacionario

[danielandresbru]

Hola, tenia la siguiente duda, y es que en clase he visto que el balance de energía en un volumen de control (en el que solo hay una entrada y una salida, y se omiten las variaciones de energías cinéticas, potencial...) es: $\displaystyle \frac{ \dd E_{vc}}{\dd t}= \dot{Q}+\dot{W} + \dot{m}(h_e -h_s)=\dot{Q}+\dot{W} - \dot{m}\Delta h$.

Pero la cuestión es que no entiendo por que va allí la variación de entalpía, a mi me parecería que debería ser: $\displaystyle \frac{ \dd E_{vc}}{\dd t}= \dot{Q}+\dot{W} + \dot{m}(u_e -u_s)=\dot{Q}+\dot{W} - \dot{m}\Delta u$

Ya que así sería $\displaystyle \frac{ \dd E_{vc}}{\dd t}+ \dot{m}u_s= \dot{Q}+\dot{W} + \dot{m}u_e$
El Calor aportado, más el Trabajo realizado y la energía interna en la entrada; tiene que ser igual a la energía interna a la salida y la energía almacenada, no?




Y además si partimos del casos en el que el fluido es un Gas Ideal Caloríficamente Perfecto, que en el proceso el volumen específico en la entrada es igual a la salida y que trabajamos en régimen estacionario tenemos que:
$\displaystyle \frac{ \dd E_{vc}}{\dd t}=0$
$\displaystyle \dot{W} =0$

$\displaystyle \frac{ \dd E_{vc}}{\dd t}= \dot{Q}+\dot{W} - \dot{m}\Delta h$
$\displaystyle 0= \dot{Q}- \dot{m}\Delta h$
$\displaystyle \dot{Q}= \dot{m}\Delta h$
$\displaystyle \dot{Q}= \dot{m} c_p\Delta T$

Pero ese no tendría que ser el calor a presión constante?


Creo que tengo un error conceptual por que la verdad me extraña mucho que este hay la entalpía, ya que por lo que yo tenía entendido la entalpía es el calor en una reacción a presión constante. Pero ahora también he visto que la entalpía la definen como: $\displaystyle h= u +pv$.

Muchas gracias de antemano.

[skynet]

Re: Balance de energía en régimen no estacionario

El Calor aportado, más el Trabajo realizado y la energía interna en la entrada; tiene que ser igual a la energía interna a la salida y la energía almacenada, no?

sí, pero con la entalpía se incluye el trabajo de flujo, con la energía interna no.

el trabajo de flujo es el que hace el flujo de entrada contra el volumen de control para entrar en él mas el trabajo que hace el flujo de salida para salir del volumen de control.

la idea es sacar el trabajo de flujo fuera de W, de tal modo que W sea realmente el trabajo neto utilizable....se le llama trabajo técnico para distiguirlo.

los trabajos de flujo son a presion constante de modo que al juntarlos con la energía interna obtienes la entalpía.

lo que tú cuestionas es conceptualmente correcto, en principio, lo lógico sería plantear la ecuacion con la energía interna e incluir el trabajo de flujo en W.......pero hacerlo con la entalpía y el trabajo técnico es más útil

- - - Actualizado - - -

$\displaystyle \dot{Q}= \dot{m} c_p\Delta T$

Pero ese no tendría que ser el calor a presión constante?

......y lo es para sistemas cerrados, en este caso al ser una sistema abierto hay que considerar el trabajo de flujo, por eso obtienes el calor a presion constante en lugar de a volumen constante que supongo que es lo que esperabas.

Creo que tengo un error conceptual por que la verdad me extraña mucho que este hay la entalpía, ya que por lo que yo tenía entendido la entalpía es el calor en una reacción a presión constante. Pero ahora también he visto que la entalpía la definen como: $\displaystyle h= u +pv$.

el calor a presion constante en sistemas cerrados es $q=\Delta h$ , pero esto no es la definicion de entalpía, esto es una consecuencia de la definicion de entalpía y del primer principio.

la entalpía se define como $\displaystyle h= u +pv$.

[danielandresbru]

Re: Balance de energía en régimen no estacionario

Muchas gracias supernena, ahora si le veo más sentido. Pero ahora mi pregunta es de donde sale que el trabajo de flujo es: $\displaystyle \dot{W_{flujo}}= \dot{m}(p_s v_s - p_e v_e)$
O que $\displaystyle \dot{W_{flujo}} + \dot{m}\Delta u= \dot{m} \Delta h = \dot{m} \Delta ( u +pv)$.

Saludos

[skynet]

Re: Balance de energía en régimen no estacionario

en regimen estacionario las presiones en la entrada y en la salida son constantes por lo que el trabajo para entrar y salir será el trabajo a presión constante.....no se si eso responde a tu pregunta....