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CAPITULO N° 4
BALANCE DE ENERGÍA A SISTEMSIN REACCIÓN QUÍMICA
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OBJETIVOS
Elegir una base de cálculo conveniente para
identificar aquellos sistemas y subsistemas que
permitan establecer el balance de materia y energía
para sistemas sin reacción química.
Escribir en orden las ecuaciones que emplearía
para calcular las variables determinadas, despreciando
términos del balance para sistemas continuos(sistema abierto) en estado estacionario.
Identificar la importancia de la primera ley de la
termodinámica para un proceso no reactivo del cual
relaciona las energías internas y entalpias especificas
en todos los estados de entrada y salida para las
especies del proceso.
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LA ENERGÍA Y LA MASA
a energía y la masa son magnitudes que
surgen para e!plicar propiedades (manifestaciones
de la materia) distintas.
a masa cuantifica la inerque la energía cuantifica ede la materia y sus interac
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BALANCE DE ENERGÍA
TIPOS
DE ENERGÍA
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ENERGÍA POTENCIAL
E# $ E%E&'I$ E *IE%E% +E&- $*E&I$ (m)
E% /%+I-% 0E # -#I+I-%E% E +$- '&$1I*$*-&I-
Ep=mg
! es la altura respecto del nivel dereferencia al que arbitrariamente se
le asigna una energía potencialnula.
g! la aceleración de la gravedad
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ENERGÍA CIN"TICA
E# $ E -#EE % +E&- $*E&I$ E% -1IIE/%+I-% 0E # 1E-+I0$0.$&$ % /I0- E +I&+$ -& %$ *2E&3$ +-+$0$ 4#I+- (5g6s), $ E%E&'3$ +I%7*I+$ E#8
E# = mV$%
V$! velocidad efica9 del fluido en la sección transversal
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ENERGÍA INTERNA
Energía relaciona con la estructura molecular de la sustanci
a energía de un sistema está compuesta por dos componen
E&$'g() C*&+,*#)! ovimiento molecular y movimelectrones dentro de las moléculas.
E&$'g() P-,$&#*)! /uer9as de interacción entre loslos n:cleos de las moléculas individuales, así como lentre las moléculas.
En el caso de gases se puede e!presar como8
En el caso de #ólidos8
/
C0=Cp
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ENERGÍA DE PRESIÓN
ENERGÍA DE PRESIÓN 1PV5 P6
lamada también energía de flu<o
Es la cantidad de traba<o que se requiere
para for9ar al fluido a moverse a través
de cierta distancia contra la presión.
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ENTALPIA Y ENERGÍA QUÍM
E&,)p*)!
E&$'g() 78(m*#)
Es la energía absorbida o liberada de una reacción quím
H = U 9 P6 H=U 9 PV
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ENERGÍA EN TRANSICIÓN
TRABAJO MECANICO
Es la energía que se introduce o
retira de un sistema a otro, como
por e<emplo el de una bomba o
turbina respectivamente.
CALOR
Es la energía que se transmite de
un sistema a otro debido a unadiferencia de temperatura entre
ambos sistemas.
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ENERGIA DE :RICCIÓN
&epresenta la energía perdida debido a la fricción cuando un fluido pasa adiferentes partes de un sistema.
E<emplo8 un sistema de tuberías.
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FORMAS QUE PUEDE ADOPTAR LA ENERENERGÍA ALMACENADA Y EN TRANSICI
ENERGÍA ALMACENADA
a energía primariamente asociada a una masa dada se considera como enalmacenada.
Estas energías son la potencial, cinética, interna y de presión.
ENERGÍA EN TRANSICIÓN
a energía que se esta transfiriendo de un sistema a otro se llama energía
Estas energías son el calor y el traba<o
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BALANCE DE ENERGÍA
ECUACIÓN GENERAL DE BALANCE DE ENERGÍA
+$%*I0$0 0EE%E&'3$ EE%*&$ E% E
1-E% 0E+-%*&-
+$%*I0$0 0EE%E&'3$ E#E 'E%E&$ E%
E 1-E% 0E+-%*&-
+$%*I0$0 0EE%E&'3$ E
#$E E% E
1-E% 0E+-%*&-
+$%*I0$0 0EE%E&'3$ E
#E +-%#E E%
E 1-E% 0E+-%*&-
9 9=
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BALANCE DE ENERGÍA
ara &égimen Estacionario8 se elimina los términos de generación y consumo de la ecuación general de balanc
+$%*I0$0 0EE%E&'3$ E
E%*&$ E% E1-E% 0E+-%*&-
+$%*I0$0 0EE%E&'3$ E
#$E E% E1-E% 0E
+-%*&-
LAS UNIDADES QUE PUEDEN UTILIZARSE EN EL S.I. DE UNIDADES SON EL
POR UNIDAD DE MASA J/kg.
=
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BALANCE DE ENERGÍA
+onsiderar las transferencias de energías a través de lossistema
S I S T E M A
M 1
E c 1
E p 1
U 1
P / 1
Q
W
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BALANCE DE ENERGÍA
INS TODO EN E CONSERVARS DEBE ENERGIA LA QUE ESTABLECE QUE
T LA DE PRINCIPIO PRIMER EL REPRESENTA ANTERIOR EXPRESION LA
We-Q E
TERMINOS O REAGRUPAND
We-Q H Ec Ep
TERMINOS AGRUPANDO
We Epe2U2 Ec2 Ep2Q Epe1U1 Ec1 Ep1
ENERGIA DE BALANCE
M2 M1 MATERIA DE BALANCE
=∆
=∆+∆+∆
++++=++++
=
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A CONTINUACIÓN;;..
EJERCICIOS
