1. Capítulo 7:Capítulo 7:
La segunda ley en sistemas de
ingeniería.

2. AIRE
7.1 Disponibilidad o7.1 Disponibilidad o ExergíaExergía
La exergíaexergía de una masa
específica en un estado
específico es el trabajo útil
que puede producirse
conforme la masa pasa por
un proceso reversible al
estado del ambiente.
MÁQUINA
TÉRMICA
Es deseable tener una propiedad que permita determinar el potencial de trabajo útil de
una cierta energía determinada en un estado dado. Esta propiedad es la disponibilidad o
exergía. Un sistema entregrará el máximo trabajo posible cuando es sometido a un
proceso reversible entre el estado inical y el estado de su medio o estado muerto. Este
trabajo representa el potencial de trabajo útil del sistema en el estado especificado y se
denomina disponibilidad o exergía.
Si un sistema está en equilibrio
con su ambiente, se dice que está
en estado muertoestado muerto.

3. 7.2 Trabajo reversible e irreversibilidad7.2 Trabajo reversible e irreversibilidad
Conforme un sistema cerrado se
expande, se requiere hacer algún trabajo
para apartar el aire atmosférico del
camino (Walr).
Aire
atmosférico
Aire
atmosférico
Sistema
Sistema
Trabajo del entorno o de los alrededores: es el trabajo realizado por o contra los
alrededores durante un proceso.
Trabajo útil: es la diferencia entre el trabajo real y el trabajo de los alrededores.
)()( 120120 vvmPVVPWalr −=−=
alru WWW −=

4. 7.2 Trabajo reversible e irreversibilidad7.2 Trabajo reversible e irreversibilidad
Estado inicial
Estado finalProceso reversible
Proceso real
El trabajo reversible Wrev se define como la cantidad máxima de trabajo útil que puede
obtenerse cuando un sistema experimenta un proceso entre los estados inicial y final.
Ésta es la salida (o entrada) de trabajo útil que se obtiene cuando el proceso entre los
estados inicial y final se ejecuta de manera reversible.
Cualquier diferencia entre el
trabajo reversible Wrev y el trabajo
útil Wu se debe a las irreversibilidades
presentes durante el proceso y se
denomina irreversibilidad, I:
urev WWI −=

5. 7.3 Eficiencia de la segunda ley7.3 Eficiencia de la segunda ley
rev
II
ε
ε
η =
rev
u
II
W
W
=η
Dos máquinas térmicas con la
misma eficiencia térmica, pero
con distintas eficiencias térmicas
máximas.
Sumidero
t
t, máx t, máx
t
u
rev
II
W
W
=η
La eficiencia de la segunda ley
se define como el cociente entre el
rendimiento real y el rendimiento
máximo posbile (reversible):
Otras definiciones para dispositivos no cíclicos:
Dispositivos que producen trabajo Dispositivos que consumen trabajo

6. Consideramos un sistema cerrado que se somete
a un proceso del estado 1 al estado 2 en un ambiente
a P0 y T0, como se muestra en la figura.
Trabajo realTrabajo real::
Trabajo útilTrabajo útil::
Trabajo reversibleTrabajo reversible::
Disponibilidad de un sistema cerradoDisponibilidad de un sistema cerrado::
IrreversibilidadIrreversibilidad::
7.4 Análisis de la segunda ley en sistemas cerrados7.4 Análisis de la segunda ley en sistemas cerrados
genSTSSTUUW 021021 )()( −−−−=
genu STVVPSSTUUW 021021021 )()()( −−+−−−=
)()()( 21021021 VVPSSTUUWrev −+−−−=
Sistema cerradoSistema cerrado
Alrededores (P0, T0)
QQ
WW
)()()( 00000 VVPSSTUU −+−−−=Φ ][ 21 Φ−Φ=revW
genurev STWWI 0=−=

7. Consideramos un sistema abierto sometido a un proceso de flujo permanente. El sistema
puede tener entradas y salidas múltiples y puede intercambiar cambiar y trabajo con el
medio a P0 y T0, De la primera y segunda ley de la termodinámica se deduce que:
Potencia realPotencia real::
Potencia útilPotencia útil:: es igual a la potencia real ya que los dispositivos de flujo permanente tienen
fronteras fijas y no incluyen ningún trabajo efectuado por o contra los alrededores.
Potencia reversiblePotencia reversible::
Disponibilidad de una corriente de fluido o disponibilidad de coDisponibilidad de una corriente de fluido o disponibilidad de corrienterriente::
Relación de irreversibilidadRelación de irreversibilidad::
7.5 Análisis de la 27.5 Análisis de la 2aa
ley en sistemas de flujo permanenteley en sistemas de flujo permanente
gensalsal
sal
salsalenen
en
enen STsTgz
v
hmsTgz
v
hmW
••••
−−++−−++= ∑∑ 00
2
0
2
)
2
()
2
(
∑∑ −++−−++=
•••
)
2
()
2
( 0
2
0
2
salsal
sal
salsalenen
en
enenrev sTgz
v
hmsTgz
v
hmW
genurev STWWI
••••
=−= 0
gz
v
ssThh ++−−−=
2
)()(
2
000ψ