Lista de símbolos
Prólogo
1. Conceptos básicos
1.1. Objeto de la Termodinámica
1.2. Sistema, contorno y entorno
1.3. Clasificación de contornos y sistemas
1.4. Estado. Equilibrio
1.5. Variables y funciones de estado
1.6. Proceso termodinámico
1.7. Clasificación de los procesos
2. Principios en sistemas cerrados
2.1. Equilibrio térmico
2.2. Principio Cero
2.2.1. Temperatura empírica
2.2.2. Escalas de temperatura
2.3. Primer Principio en sistemas cerrados
2.3.1. Trabajo mecánico
2.3.2. Generalización del trabajo
2.3.3. Sistemas cerrados en reposo
2.3.4. Aditividad de la energía interna
2.3.5. Sistemas en movimiento
2.4. Segundo Principio
2.4.1. Máquina biterma
2.4.2. Ciclo de Carnot
2.4.3. Teorema de Carnot
2.4.4. Temperatura termodinámica
2.4.5. Igualdad y desigualdad de Clausius
2.4.6. Balance entrópico en procesos adiabáticos
2.4.7. Postulado de aditividad
3. Consecuencias y comportamiento límite a presión nula
3.1. Balance entrópico en sistemas compuestos
3.1.1. Generación entrópica externa
3.1.2. Máquinas bitermas
3.1.3. Máquinas tritermas
3.2. Función disipación
3.3. Concepto de exergía en sistemas cerrados
3.4. Balance de exergía
3.5. Ecuación de Gibbs
3.6. Potenciales energéticos
3.6.1. Primeras derivadas
3.6.2. Coeficientes térmicos
3.6.3. Coeficientes calóricos
3.6.4. Relaciones de Maxwell y ecuación entrópica
3.6.5. Mínima información
3.7. Potenciales entrópicos
3.8. Modelo de gas ideal
3.9. Sistema simple formado por un gas ideal
3.9.1. Proceso isócoro
3.9.2. Proceso isóbaro
3.9.3. Proceso isotermo
3.9.4. Proceso adiabático
3.10. Procesos politrópicos
3.11. Ecuación térmica en el límite de presión nula
3.12. Ecuación calórica en el límite de presión nula
3.13. Ecuaciones características de un sistema monocomponente
abierto
3.14. Ecuaciones características de un sistema cerrado fuera
del equilibrio (monorreactivo
3.15. Problemas
4. Equilibrio y estabilidad termodinámicos
4.1. Condición general de equilibrio estable
4.2. Criterios de Gibbs
4.3. Equilibrio y estabilidad de un sistema homogéneo
4.4. Equilibrio en un sistema heterogéneo
4.5. Transiciones de fase. Estados metastables
4.6. Estado crítico. Criterio de Gibbs
4.7. Recta triple
4.8. Aplicación técnica de la inestabilidad: fenómeno BLEVE
5. Sistema monario polifásico
5.1. Variables de estado de un sistema polifásico
5.2. Diagrama h-v(T
5.3. Superficie PvT de una sustancia pura
6. Ecuaciones de estado de las sustancias puras
6.1. Generalidades
6.2. Ecuaciones de estado térmico
6.2.1. Van der Waals (1873)
6.2.2. Redlich-Kwong (1949)
6.2.3. Soave (1972)
6.2.4. Peng-Robinson (1976)
6.2.5. Benedict-Webb-Rubin (1940)
6.2.6. Lee-Kesler (1975)
6.2.7. Wu-Stiel (1985)
6.2.8. Ecuaciones del virial (K. Onnes 1901)
6.2.9. Ecuaciones para líquidos y sólidos
6.2.10. Factor de compresibilidad crítico (1955)
6.2.11. Factor acéntrico (Pitzer, 1961)
6.3. Estimaciones del calor específico (c p )
6.4. Equilibrio líquido-vapor
6.4.1. Ecuación de Clapeyron con dos parámetros
6.4.2. Ecuación de Antoine (1888)
6.4.3. Ecuaciones de Rankine-Kirchoff y Riedel (1954)
6.4.4. Diagrama de Othmer-Cox
6.4.5. Ecuación de Lee-Kesler (1975)
6.4.6. Campo de aplicación de cada ecuación
6.5. Cálculo del calor latente de vaporización
6.6. Problemas
7. Discrepancias y fugacidad
7.1. Discrepancias
7.2. Fugacidad y coeficiente de fugacidad
7.2.1. Definición
7.2.2. Variación de f(T, P)
7.2.3. Equilibrio de fases
7.2.4. Fugacidad de las fases condensadas
7.3. Problemas
8. Sistemas abiertos. Ecuaciones generales
8.1. Introducción
8.1.1. Consideraciones generales
8.1.2. Metodología general
8.2. Balance de masa
8.3. Balance de energía
8.3.1. Trabajo en sistemas abiertos. Trabajo técnico
8.3.2. Expresión del balance
8.4. Balance de entropía
8.5. Balance de exergía. Exergía de flujo
8.5.1. Balance de exergía
8.5.2. Significado físico de la exergía de flujo
8.5.3. Diagramas de exergía
9. Sistemas abiertos. Aplicaciones
9.1. Ecuaciones generales en procesos estacionarios
9.2. Balance de ímpetu como energía
9.3. Procesos de derrame
9.3.1. Derrame adiabático
9.3.2. Teorema de Bernouilli
9.3.3. Cambiadores de calor y calderas
9.4. Procesos con trabajo
9.4.1. Proceso adiabático
9.4.2. Proceso no adiabático
9.4.3. Bombeo de líquidos
9.5. Llenado y vaciado de depósitos
9.6. Otros procesos no estacionarios
9.7. Problemas
10. Termodinámica Estadística y Tercer Principio
10.1. Sistema. Primer Principio. Irreversibilidad
10.2. Microestado. Función de onda
10.3. Estados cuánticos estacionarios
10.4. Conjuntos gibbsianos
10.5. Postulado estadístico
10.6. Conjunto microcanónico
10.7. Conjunto canónico
10.7.1. Función de partición canónica. Relaciones
termodinámicas
10.8. Partículas independientes
10.8.1. Partícula en una caja. Niveles energéticos y degeneración
10.8.2. Rotación
10.8.3. Vibración
10.8.4. Espín
10.8.5. Dos partículas en una caja. Fermiones y bosones
10.8.6. Modelo de gas ideal. Constante de Boltzmann
10.9. Entropía y número de estados accesibles
10.10.Tercer Principio
10.10.1.Teorema de inaccesibilidad del cero absoluto
10.10.2.Teorema del calor de Nernst
10.10.3.Algunas consecuencias del Tercer Principio
11. Aplicaciones de la Termodinámica Estadística
11.1. Sistemas de partículas independientes
11.1.1. Estadísticas cuánticas y clásica corregida
11.1.2. Gas ideal clásico
11.2. Gases reales
11.2.1. Función de partición de configuración
11.2.2. Primera aproximación: segundo coeficiente virial
11.2.3. Principales interacciones de dos partículas no iónicas
(moléculas o átomos)
11.2.4. Expresión general del potencial intermolecular
11.2.5. Cálculo del segundo coeficiente virial
11.2.6. Segunda aproximación: tercer coeficiente virial
11.2.7. Ecuación del virial
12. Sistemas homogéneos multicomponentes
12.1. Ecuaciones de estado características
12.2. Propiedades molares parciales
12.3. Ecuación de Gibbs-Duhem
12.4. Determinación de propiedades parciales
12.5. Relaciones termodinámicas entre propiedades parciales
12.6. Relaciones de Maxwell
12.7. Variación del potencial químico con la presión y la temperatura
12.8. Propiedades de mezcla
12.9. Fugacidad y coeficiente de fugacidad de un componente
en una mezcla
12.10. Actividad y coeficiente de actividad
13. Equilibrio en sistemas multicomponentes y reactivos
13.1. Grado de avance de una reacción
13.2. Función normal de reacción
13.3. Condiciones de equilibrio
13.4. Regla de las fases
13.5. Ecuaciones de equilibrio en sistemas físicos
13.6. Pendientes en T, x y P, x
14. Modelos ideales de mezcla. Mezclas reales
14.1. Modelos ideales de mezcla
14.2. Mezcla ideal de Lewis-Randall
14.2.1. Definición
14.2.2. Propiedades del modelo
14.3. Mezcla de gases ideales
14.3.1. Definición
14.3.2. Ecuación térmica y ley de Dalton
14.4. Propiedad excesiva
14.5. Modelo de Henry
14.5.1. Definición
14.5.2. Propiedades del modelo
14.5.3. Comportamiento límite de las mezclas reales
14.6. Calor integral y diferencial de disolución
14.7. Propiedades coligativas
14.7.1. Elevación del punto de ebullición
14.7.2. Descenso del punto de congelación
14.7.3. Presión osmótica
14.8. Problemas
15. Ecuaciones de estado en sistemas multicomponentes
15.1. Introducción
15.2. Ecuaciones térmicas analíticas
15.2.1. Ecuación del virial
15.2.2. Ecuaciones cúbicas
15.2.3. Ecuaciones para líquidos
15.3. Ecuaciones térmicas generalizadas
15.4. Calor específico de gases
15.5. Calor específico de líquidos
15.6. Cálculo de propiedades
15.6.1. Cálculo mediante discrepancias
15.6.2. Cálculo de fi
a partir de una ecuación térmica
en forma de correlación generalizada
15.7. Ecuaciones modelo para gE
15.7.1. Influencia de P y T en los coeficientes de actividad
15.7.2. Estimaciones de gE para sistemas binarios
15.8. Estimación de coeficientes de actividad
15.8.1. Método de la solución regular
15.8.2. Coeficientes de actividad a dilución infinita
15.8.3. Método del azeótropo
15.8.4. Método de los coeficientes de reparto
15.8.5. Método UNIFAC
15.9. Extensión de los modelos para gE a sistemas de más
de dos componentes
15.9.1. Extensión de la formulación de Wohl a tres componentes
15.9.2. Extensión de las formulaciones de Wilson, Renon
y UNIQUAC
15.10. Problemas
16. Aplicaciones al equilibrio con fases fluidas
16.1. Formulación práctica de las condiciones de equilibrio L-V
16.2. Casos de tratamiento simplificado
16.3. Equilibrio L-V en sistemas binarios a presiones moderadas
16.3.1. Superficies de equilibrio y diagramas isotérmico
e isobárico
16.3.2. Determinación de los diagramas isotérmico e isobárico
a bajas presiones
16.3.3. Nociones del equilibrio L-V a altas presiones
16.4. Equilibrio L-L
16.4.1. Equilibrio L-L con C componentes
16.4.2. Equilibrio L-L en sistema binario
16.5. Equilibrios en sistemas ternarios
16.5.1. Diagramas triangulares
16.5.2. Diagramas ternarios de equilibrio entre fases líquidas
16.5.3. Diagramas ternarios con fases sólidas y líquidas
16.6. Problemas
17. Sistemas con capacidad de reacción química
17.1. Introducción
17.2. Función parcial de reacción
17.2.1. Variación de la entalpía parcial de reacción
con la temperatura y la presión
17.3. Método práctico de cálculo de DZ
17.4. Cálculo de DZº
T
17.5. Formulación práctica del equilibrio químico
17.5.1. Métodos de cálculo de la constante de equilibrio
17.5.2. Determinación de la composición de equilibrio
17.5.3. Influencia de las condiciones de reacción en el grado
de avance de equilibrio
17.6. Sistemas heterogéneos
17.7. Sistemas con varias reacciones
17.8. Exergía química
17.8.1. Balance de exergía total en sistema abierto
17.8.2. Sustancias de referencia
17.8.3. Sustancias puras
17.8.4. Exergía química de una mezcla
17.9. Problemas
18. Soluciones iónicas
18.1. Potencial químico de un electrolito. Potenciales iónicos
18.2. Actividades iónicas
18.3. Equilibrio de fases de un electrolito. Producto de solubilidad
18.4. Ley límite de Debye-Hückel
18.5. Propiedades coligativas
18.5.1. Elevación del punto de ebullición
18.5.2. Descenso del punto de congelación
18.5.3. Presión osmótica
18.6. Pilas reversibles. Ley de Nernst
18.7. Problemas
A. Unidades y medidas
A.1. Sistema Internacional
A.1.1. Magnitudes fundamentales
A.1.2. Prefijos internacionales
A.1.3. Ortografía
A.1.4. Unidades derivadas (ejemplos frecuentes
A.1.5. Unidades no SI admitidas
A.1.6. Ejemplos de unidades no admitidas
A.2. Algunas constantes importantes
A.3. Escala Práctica Internacional de temperaturas
B. Recordatorio matemático
B.1. Transformadas de Legendre
B.2. Teorema de Euler (funciones homogéneas)
B.3. Propiedades de las derivadas parciales
C. Transiciones de fase de orden superior
D. Propiedades del punto crítico
E. Ecuación de van der Waals