1. Introducción.
2. La primera ley y otros conceptos básicos.
3. Propiedades volumétricas de fluidos puros.
4. Efectos térmicos.
5. La segunda ley de la termodinámica.
6. Propiedades termodinámicas de los fluidos
7. Aplicaciones de la termodinámica a los procesos de flujo.
8. Generación de potencia a partir del calor.
9. Refrigeración y licuefacción.
10. Equilibrio vapor/líquidos: introducción.
11. Termodinámica de soluciones: teoría.
12. Termodinámica de soluciones: aplicaciones.
13. Equilibrio en reacción química
14. temas sobre los equilibrios de fase
15. Análisis termodinámico de procesos
16. Introducción a la termodinámica molecular.
*La edición digital no incluye códigos de acceso a material adicional o programas mencionados en el libro.
La termodinámica, uno de los temas centrales de la ciencia, está basada en leyes de aplicación universal. La justificación para presentar el tema desde el punto de vista de la Ingeniería Química es que tenemos la convicción de que es más efectivo pensar en el contexto de la disciplina que interesa y compromete al estudiante. Aunque es de naturaleza introductoria, el material de este texto no se considera tan simple. En realidad, no hay manera de hacerlo sencillo, ya que un estudiante que se inicia en el tema encontrará que tiene por delante una tarea demandante de descubrimiento. Se presentan conceptos, términos y símbolos nuevos con una frecuencia y rapidez desconcertantes, y en este punto resulta que la memoria tiene un papel significativo. Un reto aún más difícil es la necesidad de desarrollar la capacidad de razonamiento y aplicar los principios de la termodinámica en la solución de problemas prácticos. Por ello, mientras se mantiene el rigor característico del análisis termodinámico integral, hemos hecho esfuerzos para evitar la complejidad matemática innecesaria. Además, alentamos la comprensión al escribir frases simples y directas en voz activa y tiempo presente. Existen los elementos para ofrecer la motivación requerida, pero nuestro objetivo, como ha sido en todas las ediciones anteriores, también es proporcionar un método que pueda ser comprendido por cualquier estudiante dispuesto a ejercitarse con el esmero adecuado. Los primeros dos capítulos del libro presentan las definiciones básicas y un desarrollo de la primera ley. Los capítulos 3 y 4 tratan el comportamiento a través de la presión/volumen/temperatura de los fluidos y ciertos efectos térmicos, lo cual permite la aplicación inicial de la primera ley a problemas reales. La segunda ley y algunas de sus aplicaciones se consideran en el capítulo 5. Un tratamiento de las propiedades termodinámicas de los fluidos puros en el capítulo 6 permite la aplicación general de la primera y la segunda leyes, y proporciona un amplio tratamiento de los procesos con flujo en el capítulo 7. Los capítulos 8 y 9 abordan los procesos de producción de energía y de refrigeración. En el resto del libro, se hace referencia a mezclas fluidas y se tratan temas que corresponden exclusivamente a la termodinámica de la ingeniería química. Los capítulos 11 y 12 proporcionan una exposición detallada de la teoría y aplicación de la termodinámica de soluciones. El equilibrio de las reacciones químicas se cubre con detalle en el capítulo 13. El capítulo 14 se ocupa de temas como el equilibrio de fase, en donde se incluye un tratamiento extenso del equilibrio vapor/ líquido, así como del equilibrio osmótico y de adsorción. El capítulo 15 considera el análisis termodinámico de procesos reales, proporcionando una revisión de gran parte de los temas prácticos de interés para la termodinámica.
El material de estos capítulos es adecuado para un curso de un año a nivel licenciatura; no obstante, es útil en otro tipo de cursos siempre y cuando se utilice con discreción y de manera condicionada por el contenido de estos. Los primeros 13 capítulos incluyen material que es necesario en la formación del ingeniero químico. Por lo tanto, cuando se proporcione un curso de termodinámica de Ingeniería Química con duración de sólo un semestre, estos 13 capítulos representan el material suficiente. Las leyes y los principios de la termodinámica clásica no dependen de algún modelo en particular de la estructura de la materia; están libres de cualquier consideración a nivel molecular. Sin embargo, el comportamiento exhibido por la materia (gases, líquidos y sólidos) depende de su naturaleza en particular, por lo que en el capítulo 16 presentamos una introducción a la termodinámica molecular, a la cual se hace referencia de manera ocasional en capítulos anteriores. Este libro fue realizado de manera detallada a fin de convertirlo en una referencia útil para los cursos a nivel de posgrado y la práctica profesional. No obstante, debido a consideraciones de extensión, fue necesario hacer una selección prudente del material. De este modo, no incluimos ciertos temas dignos de atención, pero de naturaleza especializada. Éstos incluyen aplicaciones a polímeros, electrolitos y biomateriales. Estamos en deuda con muchas personas, estudiantes, profesores, revisores, quienes han contribuido de diversas maneras a la calidad de esta séptima edición, tanto en forma directa como indirecta, a través de preguntas y comentarios, elogios y críticas a lo largo de 55 años y seis ediciones de evolución. A todos ellos hacemos extensivo nuestro agradecimiento. J. M. Smith H. C. Van Ness M. M. Abbott Agradecemos en especial la valiosa contribución de los siguientes asesores técnicos para la presente edición en español: Alejandro J. Guzmán Gómez, Universidad Nacional Autónoma de México, FES Zaragoza Margarita Hernández Alvarado, Universidad Tecnológica de México, campus Sur Ma. del Carmen Doria Serrano, Universidad Iberoamericana, Ciudad de México Luis Neri Vitela, ITESM, campus Estado de México Rodolfo Gámez Aguilar, Instituto Tecnológico de Los Mochis Hidelberto Hernández Frías, Instituto Tecnológico de Los Mochis Fortunato Ramos Valenzuela, Instituto Tecnológico de Los Mochis Pedro Rochín Angulo, Instituto Tecnológico de Culiacán Guillermo Aguirre, Instituto Tecnológico de Mazatlán
H. C. Van Ness
Rensselaer Polytechnic Institute
J. M. Smith
University of California, Davis
M. M. Abbott
Rensselaer Polytechnic Institute