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El balance de energía en un sistema abierto es un concepto fundamental en la termodinámica que nos permite analizar la transferencia de energía en forma de calor y trabajo hacia y desde un sistema abierto, es decir, un sistema que puede intercambiar materia y energía con su entorno.
En un sistema abierto, la energía total del sistema puede cambiar debido a dos formas principales de transferencia de energía:
El balance de energía en un sistema abierto se puede expresar mediante la siguiente ecuación:
Energía total que entra al sistema - Energía total que sale del sistema = Aporte de calor - Pérdida de calor + Trabajo realizado - Trabajo recibido
Este balance de energía nos permite evaluar cómo la energía total de un sistema abierto puede cambiar debido a las transferencias de calor y trabajo. Es una herramienta importante en el análisis de sistemas de flujo continuo, como los sistemas de generación de energía, los procesos químicos y las plantas de producción.
$$\hat{H}=\hat{U}+P\hat{V}$$
$$\left(\hat{H}+\frac{u^2}{2g_c}+\frac{gh}{g_c}\right)_{ent} \delta m_{ent}-\left(\hat{H}+\frac{u^2}{2g_c}+\frac{gh}{g_c}\right)_{sale} \delta m_{sale}+\delta Q - \delta W_{s}= d\left[\left(\hat{U}+\frac{u^2}{2g_c}+\frac{gh}{g_c}\right)m\right]_{sist}$$