CONTENIDO
Prologo 5
1. Introducción 11
La conversión de la energía y la termodinámica 11
Energía 12
Sistema 14
Intercambio de energía 15
Equilibrio termodinámico 17
Propiedades y estado 18
Procesos reversibles e irreversibles 19
La ley cero de la termodinámica y la temperatura 21
Medición de la temperatura y el termómetro 22
Calibración de los termómetros 23
Presión 27
Sistema de unidades 28
Problemas 34
2. Primera ley, postulado de estado y sus aplicaciones 37
Principio de la conservación de la energía 37
Transferencia de la energía a través de las fronteras 38
Formas de trabajo reversible e irreversible 40
Postulado de estado 44
Propiedades extensivas e intensivas 45
Evaluación del trabajo en procesos especificados 46
El volumen de control 50
La primera ley aplicada a un volumen de control 51
La estrangulación y el experimento del tapón poroso 56
Otras aplicaciones del flujo permanente 57
Problemas 58
3. Propiedades de las sustancias puras 63
Sustancias simples compresibles 63
Procesos isotérmicos 66
Calidad del vapor 67
Propiedades termodinámicas del vapor 49
Diagrama de temperatura-entropía y diagrama de Mollier 69
El diagrama p-T 74
Otras propiedades termodinámicas 74
Gas perfecto 78
Mezclas de gases perfectos 84
Ecuaciones de estado de un gas real 86
Sustancia incompresible 90
Problemas 91
4. Segunda ley de la termodinámica: Entropía 97
Algunas definiciones 97
Segunda ley de la termodinámica 99
Procesos reversible s e irreversibles 102
El ciclo de Carnot 104
Corolarios de la segunda ley: Teoremas de Carnot 105
Escala termodinámica de temperatura 106
Equivalencias entre las escalas de un gas perfecto y las escalas termodinámicas 108
Desigualdad de Clausius 109
Entropía 111
Principio del aumento de entropía 113
Problemas 116
5. Aplicaciones de la segunda ley: Relaciones termodinámicas 121
Presiones termodinámicas y mecánicas: Ecuación de Gibbs 121
Cambios de entropía en diversos procesos 122
Ecuaciones diferenciales de estado 127
Relaciones de Maxwell 129
Relaciones Tds 130
Ecuación de Clapeyron 131
Aplicaciones a un gas perfecto 134
Problemas 137
6. Disponibilidad e irreversibilidad 141
Energía de alta y baja calidad 141
Energía disponible 141
Disponibilidad 142
Trabajo reversible 146
Evaluación de procesos reales 148
Balance de la disponibilidad 151
Problemas 155
7. Ciclos termodinámicos 157
Ciclos generadores de potencia 157
Ciclos Otto, Diesel y dual 157
Ciclo Brayton 162
Ciclos compuestos 168
Propulsión a chorro 169
Ciclo Rankine 170
Ciclos de sobrecalentamiento y recalentamiento 173
Ciclo regenerativo de vapor 175
Ciclos de vapor, supercríticos y binarios 179
Ciclos de refrigeración 181
Conversión directa de la energía 186
Problemas 189
8. Principios estadísticos y entropía 195
Algunos conceptos cuánticos 195
Microestados y macroestados 200
Modelos estadísticos 206
Estadísticas de Bose-Einstein 206
Estadísticas de Fermi-Dirac 208
Estadísticas de Maxwell-Boltzmann 209
Transiciones entre los microestados 212
Tendencia hacia el equilibrio 214
Entropía y la segunda ley 215
Función de partición y entropía 216
Condiciones para el equilibrio: Ecuación de Gibbs 217
Determinación de lambda y beta 219
Comportamiento en el cero absoluto 221
Aplicación de las estadísticas cuánticas 222
La tercera ley de la termodinámica 228
Problemas 233
9. Teoría cinética y estadísticas 235
Introducción 235
Suposiciones de la teoría cinética 235
Colisiones con un muro: gases perfectos 237
Modelo estadístico de un gas perfecto 240
Principios de la equidivision de la energía 241
Distribución de Maxwell-Boltzmann 245
Colisiones binarias: recorrido libre medio 250
Ecuación de supervivencia 253
Problemas 255
Apéndice 259
Tablas de propiedades termodinámicas 261
Indice 291