Analisis de La Primera Ley en Sistemas Reactivos

ANALISIS DE LA L A PRIMERA PRIMERA LEY EN SISTEMAS REACTIVOS

Combustión 

Reacción química duante !a cua! se o"ida un combustib!e # se !ibea Reacción una $an cantidad de ene$ía%



A$ente O"idante& Aie ' (mo! (mo! O) O) *%+, (mo! N) -%+, (mo! aie

Combustión 

 Tem.eatua de I$nición& E! combustib!e debe !!e/ase aiba de su temperatura de ignición .aa inicia !a combustión%



Las tem.eatuas de i$nición mínimas a.o"imadas de /aias sustancias de! aie atmos01ico son ),2 3C .aa !a $aso!ina4 -22 3C .aa e! cabón4 562 3C .aa e! 7idó$eno4 ,'2 3C .aa e! monó"ido de cabono # ,*2 3C .aa e! metano%



En un .oceso de combustión de 8u9o estacionaio4 !os com.onentes que entan en !a c:maa de eacción se denominan eacti/os4 # !os com.onentes que sa!en se !!aman .oductos%



Las ecuaciones químicas se ba!ancean con base en e! principio de la conservación de la masa o e! balance de masa;4 que se enuncia como si$ue& La masa total de cada elemento se conserva durante una reacción química.

Re!ación Aie< Combustib!e 

=na cantidad uti!i>ada 0ecuentemente en e! an:!isis de .ocesos de combustión .aa cuanti?ca !as cantidades de combustib!e # aie es !a relación aire-combustible4 AC% Sue!e e".esase en una base de masa # se de?ne como la relación entre la masa del aire y la masa de combustible en un .oceso de combustión%

E9em.!o

An:!isis de Pimea Le# Sistemas Reacti/os @Abietos; Enta!.ía sensib!e e!ati/a a! estado de e0eencia est:nda4 di0eencia ente enta!.ía sensib!e en e! estado es.eci?cado # !a enta!.ía sensib!e en e! estado de e0eencia est:nda de )5 3C # ' atm%



Cuando !os cambios de ene$ías cin1tica # .otencia! son insi$ni?cantes4 (Bs

(Bmo!

An:!isis de Pimea Le# Sistemas Reacti/os @Abietos;

Las anteioes e!aciones de ba!ance de ene$ía se esciben a /eces sin e! t1mino de taba9o4 .ues !a ma#o .ate de !os .ocesos de combustión de 8u9o estacionaio no im.!ican nin$una inteacción de este ti.o% 

=na c:maa de combustión $enea!mente in/o!uca sa!ida de ca!o .eo no entada de ca!o%

E9ecicio

An:!isis de Pimea Le# Sistemas Reacti/os @Ceados; 

FG



Paa e/ita e! uso de ota .o.iedad Hla energía interna de formación uf 3H se uti!i>a !a de?nición de enta!.ía%



Los t1minos Pv– son insi$ni?cantes .aa só!idos # !íquidos # .ueden sustituise .o RuT .aa $ases que se com.otan como un $as idea!%

Δ U

ANALISIS DE SE=NDA LEY EN SISTEMAS REACTIVOS

An:!isis de Se$unda Le# 

A! e/a!Ja e! cambio de ento.ía tota! o !a $eneación de ento.ía4 !a exergía destruida  X destuida asociada con una eacción química .uede deteminase de&

E! trabajo reversible W e/ e.esenta e! taba9o m:"imo que .uede e0ectuase duante un .oceso% En ausencia de cua!quie cambio en !as ene$ías cin1tica # .otencia!4 !a e!ación de! taba9o e/esib!e .aa un .oceso de combustión de 8u9o estacionaio que inc!u#e tans0eencia de ca!o Jnicamente con !os a!ededoes a T 2 .uede obtenese eem.!a>ando !os t1minos de enta!.ía .o

An:!isis de Se$unda Le# 

Cuando tanto !os eacti/os como !os .oductos est:n a !a tem.eatua de !os a!ededoes T 2% En este caso4 La función de Gibbs .o unidad de mo! de una sustancia a tem.eatua T 2%

An:!isis de Se$unda Le# 

En e! caso mu# es.ecia! en e! que T eact T .od T 2 )5 3C @.o e9em.!o4 !os eacti/os4 !os .oductos # !os a!ededoes est:n a )5 3C; # !a .esión .acia! Pi ' atm .aa cada com.onente de !os eacti/os # !os .oductos4



Los /a!oes de $30 se .esentan en !a Tab!a A<),

E9em.!o

O.ción '

O.ción )

Cambios de Ento.ía de Sistemas Reacti/os 

E! balance de entropía .aa cualquier sistema @inc!u#endo !os sistemas eacti/os; que e".eimenta cualquier proceso se e".esa como&



=ti!i>ando cantidades .o unidad de mo! de combustib!e # tomando !a diección .ositi/a de !a tans0eencia de ca!o acia e! sistema4 !a e!ación de ba!ance de ento.ía se .uede e".esa de manea m:s e".!ícita .aa un sistema eacti/o cerrado o de !u"o estacionario como&

Cambios de Ento.ía de Sistemas Reacti/os 

Cuando se e/a!Ja !a ento.ía de un com.onente de una me>c!a de $ases idea!es4 se debe em.!ea !a tem.eatua # !a .esión .acia! de! com.onente%



Obse/e que !a tem.eatua de un com.onente es !a misma que !a tem.eatua de !a me>c!a4 # que !a .esión .acia! de un com.onente es i$ua! a !a .esión de !a me>c!a mu!ti.!icada .o !a 0acción mo!a de! com.onente% Los /a!oes de ento.ía abso!uta a .esiones di0eentes a P2G' atm .aa cua!quie tem.eatua T .ueden obtenese de !a e!ación de! cambio de ento.ía de! $as idea! escita .aa un .oceso isot1mico ima$inaio ente !os estados @T 4P2; # @T 4P;4

E9em.!o



Los /a!oes de ento.ía inc!uidos en !as tab!as de $as idea! coes.onden a una .esión de ' atm% Ambos $ases4 e! aie # !os $ases .oducto4 est:n a una .esión tota! de ' atm4 .eo !as ento.ías /an a ca!cu!ase a !a .esión .acia! de !as com.onentes4 que es i$ua! a Pi G yi#Ptota!

 Tem.eatua L!ama Adiab:tica 

En e! caso !ímite en que no 7a#a .1dida de ca!o 7acia !os a!ededoes @$ 2;4 !a tem.eatua de !os .oductos a!can>a: un m:"imo4 conocido como temperatura de ama adiabática o de combustión adiabática.

La tem.eatua m:"ima encontada en una c:maa de combustión es meno que !a tem.eatua de 8ama adiab:tica teóica%

L!ama Adiab:tica 



La tem.eatua de 8ama adiab:tica de un combustib!e no es Jnica% Su /a!o de.ende de& 

'; e! estado de !os eacti/os



); e! $ado a! que se com.!eta !a eacción



*; !a cantidad de aie uti!i>ado%

Paa un combustib!e es.eci?cado a un estado es.eci?cado que se quema con aie a un estado es.eci?cado , la temperatura de fama adiabática alcanza su valor máximo cuando sucede la combustión completa con la cantidad teórica de aire.

E9em.!o