Cuando el sistema que evoluciona es abierto, su masa varía durante el proceso, por consiguiente interesa el trabajo realizado por la unidad de masa que se “mueve” o “circula” durante el proceso.

Trabajo de circulación

Este trabajo se denomina trabajo de circulación WC.

Supongamos un gas que puede evolucionar en un cilindro moviendo un pistón.

El gas inicia el proceso entrando al cilindro a presión Pi dentro del mismo se expande hasta presión P y sale al exterior a presión Pf. El trabajo de circulación será la suma del trabajo realizado para la entrada de gas (Wi), en la expansión (We) y para la salida del gas (Wf) es decir:

WC =Wi +We +Wf (14)

Como a la entrada el volumen (específico) toma el valor vi y la presión Pi es constante:

Trabajo de circulación

En la expansión, como P varía entre Pi y Pf :

Trabajo de circulación

Y a la salida Pf es constante y el gas escapa a vf:

Trabajo de circulación

Reemplazando en la ecuación (14)

Trabajo de circulación

Si representamos gráficamente en un diagrama P-V todo el proceso, observamos que el trabajo de circulación resulta el área limitada por la transformación, las abscisas extremas y el eje de las ordenadas.

Trabajo de circulación

Tomando el diferencial de presión dp, el área elemental será el producto v.dp, en consecuencia el área total que representa
el trabajo de circulación valdrá:

Trabajo de circulación (15)

Para un proceso elemental, el trabajo de circulación será:

δWC = −v.dp (16)

En la expresión (15) el segundo miembro lleva el signo negativo para que WC sea positivo, ya que en la expresión como Pi>Pf el valor de:

Trabajo de circulación es negativo.

Según la definición de entalpía: H = U + PV

Diferenciando: dH = dU + Pdv +Vdp

Por la ecuación (8) : dH = δQ +Vdp    y despejando    δQ = dH −Vdp (17)

Reemplazando (16) en (17):

δQ = dH +δWC (18)

Esta es otra expresión del primer principio de la termodinámica que para un proceso entre un estado inicial y final se puede escribir:

Q = ΔH +WC (19)

Dom, 10/08/2008 - 19:25