Generación de Calor en un Sólido y Conductividad Térmica variable con la Temperatura

La transferencia de calor comprende la conversión de algunas formas de energía en energía térmica en el medio. Se dice que los medios de ese tipo comprenden generación interna de calor, la cual se manifiesta como una elevación en la temperatura en todo el medio. Por ejemplo tenemos el calentamiento por resistencia en alambres, las reacciones química exotérmicas en un sólido y la reacciones nucleares en las barras de combustible nuclear.

Transferencia de Exergía por Calor, Trabajo y Masa

La Exergía como la energía, puede transferirse hacia o desde un sistema en tres formas: calor, trabajo y flujo másico. Esta transferencia es reconocida en la frontera del sistema cuando la exergía la cruza, por lo que representa la exergía ganada o perdida por un sistema durante un proceso.

Cambios de Exergía de un Sistema

La exergía es el trabajo potencial de un sistema en un ambiente especificado y representa la cantidad máxima de trabajo útil que puede obtenerse cuando el sistema llega al equilibrio con el ambiente.Al contrario de la energía, el valor de la exergía depende tanto del estado del ambiente como del estado del sistema, por lo tanto la exergía es una propiedad de combinación. La exergía de un sistema que esta en equilibrio con su ambiente es cero. El estado del ambiente se conoce como estado muerto porque desde el punto de vista termodinámico el sistema esta prácticamente muerto cuando alcanza tal estado.

Trabajo Reversible y Irreversibilidad

La Exergía es una propiedad muy valiosa en la determinación de la calidad de la energía. Sin embargo la evaluación sola de la exergía no es suficiente para estudiar dispositivos técnicos, ya que cuando se evalúa la exergía, se supone que el estado final es el estado muerto, lo cual no ocurre en sistemas técnicos reales.

¿Qué es el estado muerto?

Se dice que un sistema está en estado muerto cuando se encuentra en equilibrio termodinámico con el ambiente. En este estado, un sistema está a la temperatura y a la presión de su ambiente, es decir en equilibrio térmico y mecánico, por lo tanto no tiene energía cinética o potencial relativa a su ambiente, con sus respectivas velocidades y elevaciones igual a cero.

Exergía

La Exergía es la cantidad de energía que se puede extraer como trabajo útil, también es conocida como potencial de trabajo, disponibilidad o energía disponible. El potencial de trabajo de la energía contenida en un sistema en un estado especificado es simplemente el trabajo útil máximo que puede obtenerse del sistema. Recordemos que el trabajo realizado durante un proceso depende de los estados inicial y final y de la trayectoria del proceso. Es decir:

Segunda Ley de la Termodinámica

La Segunda Ley de la Termodinámica es conocida como la Ley de la Entropía en Aumento. Según la primera ley la cantidad de masa o la energía permanece igual durante el proceso, pero la calidad de energía o masa se deteriora con el tiempo. Por lo tanto la Segunda Ley de la Termodinámica establece cuales procesos de la naturaleza, pueden ocurrir o no. De todos los procesos permitidos por la primera ley, solo ciertos pueden ocurrir y son aquellos que cumplen con los siguientes requisitos: