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BALANCES DE MASA Y ENERGÍA

 

RODRIGO LONDOÑO GARCÍA

 

 

 

 

 

100 

Balances de masa y energía 

intercambios  de energía se  traducen  en una  variación de  la  energía  interna  del  sistema  (en  los 

sistemas  cerrados  no  se  almacena  ni  energía  cinética  ni  energía  potencial).  Para  un  sistema 

cerrado se tiene: 

Δ U = Q – W 

Como no hay trabajo de flujo W se refiere solo a trabajo de frontera: 

Δ U = Q – ∫

1

2

 p*dV 

→ Q = Δ U + ∫

1

2

 p*dV 

 

Se llama entalpía de un sistema a la cantidad H = U + p*V. 

La  forma  diferencial  de  esta  ecuación  es:  dH  =  dU  +  d(PV).  La  integración  de  esta  ecuación 

proporciona el siguiente resultado: 

ΔH = ΔU + Δ(PV) 

La entalpía es una función de estado de gran importancia práctica y expresa el calor liberado o 

absorbido durante un proceso, a presión constante. 

Diferenciando  la  expresión  de  entalpía  y  sustituyendo  en  la  expresión  de  la  primera  ley  de  la 

termodinámica se obtiene: 

δ Q = dH – V*dp 

 

Aplicando el primer principio de la termodinámica a algunos procesos especiales se tiene: 

Proceso isobárico: W = 

p*ΔV y por tanto: ΔU = Q – p*ΔV. 

Proceso isocórico: Como no hay variación de volumen, W = 0 y entonces: 

ΔU = Q. 

Proceso isotérmico: Si se considera que U sólo depende de la temperatura, se tiene que 

ΔU = 0 y 

entonces: Q = W. 

Proceso adiabático: Como Q = 0 se tiene: 

ΔU = -W. 

Proceso cíclico: Como la energía interna es función de estado, 

ΔU = 0 y por eso Q = W. 

 

3.5.2 SISTEMAS ABIERTOS: 

 

Estos sistemas intercambian energía no sólo en forma de calor y trabajo, sino también en forma de 

flujo para que entre y salga masa del sistema, y pueden almacenar energía en diversas formas. 

Por  ello,  en  la  formulación  matemática  de  la  primera  ley  de  la  termodinámica  además  de  los 

términos empleados para sistemas cerrados, deben considerarse los siguientes: 

Trabajo de flujo: W

f

 = 

Δ(pV). 

Incremento de energía cinética: 

Δ E

C

 = 

Δ (v

2

 / 2). 



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