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PARAEMPEZAR:CONCEPTOS Y DEFINICIONES1.1 El uso de la termodinámica 11.2 Definición de los sistemas 3

1.3 Descripción de los sistemas y de su comportamiento1.4 Medida de masa, longitud, tiempo y fuerza 91.5 Dos propiedades mensurables: volumen específico y presión1.6 Medida de la temperatura 181.7 Diseño y análisis en ingeniería 241.8 Cómo utilizar este libro con eficacia 28

1.9 Resumen del capítulo y guía para el estudio

5

29

1

13

LAENERGÍAY LA PRIMERALEY DE LA TERMODINÁMICA

2.1 Concepto mecánico de la energía 352.2 Energía transferida mediante trabajo 392.3 Energía de un sistema 522.4 Transferencia de energía por calor 562.5 El balance de energía para sistemas cerrados2.6 Análisis energético de ciclos 732.7 Resumen del capítulo y guía para el estudio

60

76

PROPIEDADESDE UNA SUSTANCIAPURA,SIMPLEY COMPRESIBLE 85

3.1 Definición del estado termodinámico 85

EVALUACIÓN DE PROPIEDADES: CONSIDERACIONES GENERALES

3.2 La relación p-v- T 873.3 El cálculo de las propiedades termodinámicas3.4 Gráfica generalizada de compresibilidad 113

93

CÁLCULO DE PROPIEDADES CON EL MODELO DE GAS IDEAL

3.5 El modelo de gas ideal 1203.6 Energía interna, entalpía y calores específicos de gases ideales3.7 Cálculo de ~u y ~h en gases ideales 1253.8 Procesos politrópicos de un gas ideal 1333.9 Resumen del capítulo y guía para el estudio 135

122

35

119

86

i

z

3

xi

",",,-!!0..8.

xii ÍNDICE ANALÍTICO

4 ANÁLISISENERGÉTICOEN UN VOLUMENDE CONTROL 143

4.1 Conservación de la masa para un volumen de control4.2 Conservación de la energía para un volumen de control4.3 Análisis de volúmenes de control en estado estacionario4.4 Análisis de transitorios 180

4.5 Resumen del capítulo y guía para el estudio

143152157

191

5 EL SEGUNDO PRINCIPIODE LATERMODINÁMICA 201

5.1 Utilización del segundo principio 2015.2 Formulaciones del segundo principio 2055.3 Identificación de irreversibilidades 207

5.4 Aplicación del segundo principio a los ciclos termodinámicos5.5 La escala Kelvin de temperatura 2195.6 Medidas del rendimiento máximo para ciclos que operan entre dos reservorios5.7 El ciclo de Carnot 227

5.8 Resumen del capítulo y guía para el estudio

213

222

230

6 LAENTROPÍAy SU UTILIZACIÓN 237

6.1 La desigualdad de clausius 2376.2 Definición de variación de entropía 2406.3 Obtención de valores de entro pía 2416.4 Variación de entropía en procesos internamente reversibles6.5 Balance de entropía para sistemas cerrados 2536.6 Balance de entropía para volúmenes de control 2666.7 Procesos isoentrópicos 2766.8 Rendimientos isoentrópicos de turbinas, toberas, compresores y bombas 2796.9 Transferencia de calor y trabajo en procesos de flujo estacionario internamente

reversible s 292

6.10 Resumen del capítulo y guía para el estudio

249

296

T ANÁLISISEXERGÉTICO 309

7.1 Introducción a la exergía 3097.2 Definición de exergía 3107.3 Balance de exergía para un sistema cerrado7.4 Exergía de flujo 3307.5 Balance de exergía para volúmenes de control7.6 Eficiencia exergética (segundo principio) 3467.7 Termoeconomía 353

7.8 Resumen del capítulo y guía para el estudio

322

334

360

-

D

D INSTALACIONESDE PRODUCCIÓNDE POTENCIAMEDIANTEVAPOR 373

8.1 Las instalaciones de potencia de vapor 3738.2 Análisis de las instalaciones de potencia con vapor: e! ciclo Rankine 3758.3 Pa;a mejorar el funcionamiento: sobrecalentamiento y recalentamiento 389804 Para mejorar e! rendimiento: e! ciclo de potencia regenerativo 3968.5 Otros aspectos del ciclo de vapor 4078.6 Estudio de un caso: balance exergético de una planta de potencia8.7 Resumen de! capítulo y guía para el estudio 418

410

ÍNDICE ANALÍTICO X1ll

8

')INSTALACIONESDE PRODUCCIÓN DE POTENCIAMEDIANTEGAS 427

MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

9.1 Terminología de motores 4289.2 El ciclo Otto de aire-estándar 4309.3 El ciclo diese! de aire-estándar 4369A El ciclo dual de aire-estándar 440

427

CENTRALES ELÉCTRICAS DE TURBINA DE GAS

9.5 Las centrales de turbina de gas 4449.6 El ciclo Brayton de aire-estándar 4459.7 Turbinas de gas regenerativas 4569.8 Turbinas de gas regenerativas con recalentamiento y refrigeración9.9 Turbinas de gas para propulsión aérea 4729.10 Ciclo combinado turbina de gas-ciclo de vapor9.11 Los ciclos Ericsson y Stirling 484

444

461

477

D

FLUJO COMPRESIBLE EN TOBERAS y DIFUSORES

9.12 Aspectos preliminares de! flujo compresible 4859.13 Flujo unidimensional estacionario en toberas y difusores 4909.14 Flujo de gases ideales con calores específicos constantes en toberas y difusores9.15 Resumen de! capítulo y guía para e! estudio 505

485

497

teSISTEMASDE REFRIGERACIÓNY BOMBADE CALOR 515

10.1 Sistemas de refrigeración con vapor 51510.2 Análisis de los sistemas de refrigeración por compresión de vapor10.3 Propiedades de los refrigerante s 527lOA Sistemas de compresión de vapor en cascada y multietapa10.5 Refrigeración por absorción 53110.6 Bomba de calor 534

10.7 Sistemas de refrigeración con gas 53610.8 Resumen del capítulo y guía para e! estudio 543

518

529

xiv ÍNDICE ANALÍTICO

t1

1-2

t3

RELACIONESTERMODINÁMICAS 551

11.1 Ecuaciones de estado 551

11.2 Relaciones matemáticas importantes 55911.3 Deducción de relaciones entre propiedades 56311.4 Cálculo de las variaciones de entropía, energía interna y entalpía11.5 Otras relaciones termodinámicas 579

11.6 Construcción de tablas de propiedades termodinámicas 58611. 7 Gráficas generalizadas para la entalpía y la entro pía 59211.8 Relaciones p-v-t para mezclas de gases 60011.9 Estudio de sistemas multicomponentes 60511.10 Resumen del capítulo y guía para el estudio 620

MEZCLAS NO REACTIVAS DE GASES IDEALES YPSICROMETRÍA 629

569

MEZCLAS DE GASES IDEALES: CONSIDERACIONES GENERALES

12.1 Descripción de la composición de la mezcla 62912.2 Relaciones p-v-t en mezclas de gases ideales 63412.3 Cálculo de U, H, S Ycalores específicos 63712.4 Análisis de sistemas que contienen mezclas 639

629

APLICACIÓN A LA PSICROMETRÍA 653

12.5 Principios básicos de la psicrometría 65312.6 Aplicación de los balances de masa y energía a los sistemas de acondicionamiento de

aire 662

12.7 Las temperaturas de saturación adiabática y de bulbo húmedo12.8 Diagramas psicrométricos 67112.9 Análisis de procesos de acondicionamiento de aire12.10 Resumen del capítulo y guía para el estudio 690

674

MEZCLASREACTIVASy COMBUSTIÓN 701

FUNDAMENTOS DE LA COMBUSTIÓN 701

13.113.213.313.413.5

El proceso de combustión 701Conservación de la energía en sistemas reactivos 711Cálculo de la temperatura adiabática de llama 725Entropía absoluta y tercer principio de la termodinámicaCélulas de combustible 736

EXERGÍA QUÍMICA 738

13.6 Introducción a la exergía química13.7 Exergía química estándar 74313.8 Resumen sobre la exergía 74813.9 Eficiencia exergética de los sistemas reactivos13.10 Resumen del capítulo y guía para el estudio

738

751755

667

729

úo,-"o,,';o'oo'oo"-,'~

..

ÍNDICE ANALÍTICO xv

t-4EQUILIBRIO QUÍMICOY DE FASES 765

14.1 Introducción de los criterios de equilibrio 765

CONSIDERACIONES PRELIMINARES SOBRE EL EQUILIBRIO

EQUILIBRIO QUÍMICO 770

14.2 Ecuación del equilibrio de reacción 77014.3 Cálculo de la composición de equilibrio 77314.4 Ejemplos adicionales del uso de la constante de equilibrio

EQUILIBRIO DE FASES 794

14.5 Equilibrio entre dos fases de una sustancia pura 79414.6 Equilibrio en sistemas multicomponentesy multifásicos14.7 Resumen del capítulo y guía para el estudio 801

APÉNDICES 808

Índice de tablas 808

Índice de figuras y gráficos 856

RESPUESTAS A PROBLEMAS SELECCIONADOS

ÍNDICEALFABÉTICO 867

783

795

864

765

-Ir