Introducción¶
Como se vio en el tema 3, la implicación más técnica e ingenieril de los dos principios de la termodinámica estudiados hasta ahora, primer y segundo principio, es la deducción de la íntima relación existente entre la generación de entropía y la pérdiada de capacidad de realizar trabajo. Esta relación es fundamental ya que la Termodinámica Técnica es el resultado de nuestro interés en el trabajo como valor de cambio (mercancía), es decir: obtención de trabajo de diferentes fuentes energéticas y utilización al máximo del trabajo ya en nuestro poder.
A nivel teórico, el concepto de ’’trabajo disponible destruido” nos recuerda que los principios primero y segundo de la termodinámica van conjuntos, a pesar de que la tradición en la resolución de problemas nos puede inducir a pensar lo contrario. El concepto que forma el objetivo de este tema tjene su origen en la invocación simultánea de los dos principios ya mencionados. A menudo, este procedimiento tiende a ser obscurecido con etiquetas tales como ’’análisis según el segundo principio” que muy frecuentemente se pone para la evaluación del trabajo disponoble perdido y para la minimización de la generación de entropía. No obstante, entendido en el sentido señalado de conjunción de los dos principios, incluso el término ’’análisis según el segundo principio” puede ser efectivo para recordar que el segundo principio debe formar parte del análisis enegético y en muchos casos ser previo en su utilización al primero.
El tema se inicia con el análisis de sistemas cerrados, obteniendo la expresión general del trabajo útil reversible y a partir de él se define la exergía. Después se hace aplicación de las expresiones generales de los sistemas cerrados a sustancias incompresibles y a gases perfectos. A continuación se hace una aplicación de la ecuación del trabajo útil reversible a procesos de flujo y posteriormente se da la definición y algunas aplicaciones de lo que llamaremos rendimiento exergético. El tema se termina con la aplicación a los ciclos termodinámicos.
En todo lo que sigue, conviene destacar:
- Al exterior inmediato al sistema lo denominaremos, indistintamente, medio ambiente, atmósfera o entorno.
- Que este medio ambiente lo consideraremos infinito y que sus propiedades térmicas (presión, volumen y temperatura) no se verán alteradas por los interacambios energéticos (calor y/o trabajo) con el sistema en consideración.
- También hay que decir que el equilibrio al que se hace referencia en todo el tema es sólo el equilibrio térmico y mecánico, dejando el equilibrio material o químico, por intercambio de especies, para el tema 9. Por esta razón el estado de equilibrio con el medio ambiente se denomina estado muerto restringido en el que: