Exergía es el mínimo trabajo requerido por el sistema combinado de la masa de control y el ambiente llevando la masa de control al estado final del estado muerto.

Regularmente la cantidad adimensional en paréntesis en esta expresión es llamado “el factor exergético de temperatura” y es denotado como τ :

τ=1−TOT

(2.32)

La relación entre τ y la proporción de temperatura TOT

es ilustrada en la figura 2.1.

Si la temperatura T de la masa de control es constante, la energía térmica transferida asociada con el calor transferido es el siguiente:

E xQ=(1−TOT )Q=τQ (2.33)

Para la transferencia de calor a través de una región r en la superficie de control en la que la temperatura puede variar.

E xQ=∫r

. [q(1−T oT )dA ]r (2.34)Donde qr es el flujo de calor por unidad de área en una región en la superficie de control en el

cual la temperatura es T r.

2.5.2.3 Exergía de Trabajo

La ecuación 2.8 separa el trabajo total W’ en dos componentes: W x and W . La exergía asociada

con eje de trabajo E xw es por definición W x .

La transferencia de exergía asociada con el trabajo hecho por un sistema debido a un cambio de volumen es el trabajo neto usable debido al cambio de volumen, y es denotado por W NET . En

consecuencia, para un proceso en un intervalo de tiempo t 1 a t 2 :

¿

Figura 2.1 La relación entre el factor exergético de temperatura τ y la proporción de la

temperatura absoluta TOT

. El factor τ es igual a cero cuando T=T O.Para transferencia de calor

en temperaturas sobre las del ambiente (i.e.,T<TO), 0<τ ≤1.Para transferencia de calor a

temperaturas menores a las del ambiente (i.e.,T>TO),τ<0, lo que implica flujo de energía y exergía en direcciones opuestas en tales casos. Tenga en cuenta que la magnitud del flujo de

exergía excede al flujo de energía cuando τ←1, que corresponde a ToT /2

.

Donde W 1,2 es el trabajo realizado por el sistema debido al cambio de volumen (V 2−V 1). El

término PO(V 2−V 1) es el trabajo de desplazamiento necesario para cambiar el volumen contra

de una presión constante PO ejercida por el ambiente.

2.5.2.4 Exergía de la electricidad

Para el eje de trabajo, la exergía asociada con la electricidad es igual a la energía .

2.6 CONSUMO DE EXERGÍA

Para un proceso que está sucediendo en un sistema, la diferencia entre los flujos totales de exergía dentro y fuera del sistema, menos la acumulación de exergía en el sistema, es el consumo de exergía, expresable como lo siguiente:

I=T OSgen(2.36)

Donde se indica que el consumo de exergía es proporcional a la generación de entropía, y es conocida como la relación Gouy-Stodola.

2.7 BALANCE DE EXERGÍA

Por combinación de la ley de la conservación de la energía y la ley de la no conservación de la entropía, el balance de exergía puede ser obtenido como lo siguiente:

Entrada de Exergía−Salidade Exergía−Consumode Exergía=Acumulaciónde Exergía

La exergía es consumida debido a irreversibilidades, el consumo de exergía es proporcional a la creación de entropía. Las ecuaciones 2.4 y 2.37 demuestran una importante diferencia entre energía y exergía : la energía es conservada cuando la exergía , una medida de la calidad de energía o potencial de trabajo, puede ser consumida .

Un balance análogo a aquellos dados en las ecuaciones 2.5-2.7 se pueden escribir para exergía , siguiente la interpretación física de la ecuación 2.37. Para un proceso de flujo no estacionario durante el intervalo de tiempo t 1−t 2:

∑i

0

e x imi−∑e

0

e xeme+∑r

0

(ExQ r)1,2−(ExW )1,2−¿¿¿¿

Donde ¿ es dado por la ecuación 2.35 y:

(ExQ)1,2=∫t1

t2 [∫r

0

(1−T oT

)qrd A r]dt (2.39)

I 1,2=T OSgen ,1,2(2.40)