TY - BOOK AU - Çengel,Yunus A. AU - Boles,Michael A. AU - Kanoğlu,Mehmet TI - Termodinámica SN - 9781456269784 PY - 2019/// CY - México PB - MacGraw-Hill KW - TERMODINAMICA KW - Spines KW - PROPIEDADES TERMODINAMICAS KW - CALOR ESPECIFICO KW - CONSERVACION DE LA MASA KW - ENTROPIA KW - COMBUSTIBLES KW - COMBUSTION KW - MOTORES DE GAS KW - REFRIGERACION KW - TRANSMISION DE CALOR KW - ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE N1 - Incluye índice alfabético; CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS 1-1 termodinámica y energía Áreas de aplicación de la termodinámica 1-2 importancia de las dimensiones y unidades Algunas unidades SI en inglesas Homogeneidad dimensional Relaciones de conversión de unidades 1-3 sistemas y volúmenes de control 1-4 propiedades de un sistema Continuo 1-5 densidad y densidad relativa 1-6 estado y equilibrio Postulado de estado 1-7 procesos y ciclos Proceso de flujo de estable 1-8 temperatura y ley cero de la termodinámica Escalas de temperatura Escalas de temperatura internacional de 1990 (ITS-90) 1-9 Presión Variación de la presión con la profundidad 1-10 Dispositivos para la medición de la presión Barómetro Manómetro Otros dispositivos de medición de presión 1-11 técnica para resolver problemas Paso 1: enunciado del problema Paso 2: esquema Paso 3: suposiciones y aproximaciones Paso 4: leyes físicas Paso 5: propiedades Paso 6: cálculos Paso 7: razonamiento, comprobación y análisis Paquetes de software de ingeniería Soluciones de ecuaciones Observación acerca de los dígitos significativos CAPÍTULO 2. ENERGÍA, TRANSFERENCIA DE ENERGÍA Y ANÁLISIS GENERAL DE ENERGÍA 2-1 Introducción 2-2 formas de energía Algunas consideraciones físicas en relación con la energía interna Mas sobre energía nuclear Energía mecánica 2-3 transferencia de energía por calor Antecedentes históricos sobre el calor 2-4 transferencia de energía por trabajo Trabajo eléctrico 2-5 formas mecánicas del trabajo Trabajo de flecha Trabajo de resorte Trabajo hecho sobre barras sólidas elásticas Trabajo relacionado con el estiramiento de una película liquida Trabajo hecho para elevar o acelerar un cuerpo Formas no mecánicas del trabajo 2-6 la primera ley de la termodinámica Balance de energía Cambio de energía de un sistema, AEsistema Mecanismo de transferencia de energía, Eentrada y Esalida 2-7 Eficiencia en la conversión de energía Eficiencia de dispositivos mecánicos y electrónicos 2-8 energía y ambiente Ozono y esmog Lluvia acida Efecto invernadero: calentamiento global y cambio climático Temas de interés especial: mecanicismo de transferencia de calor CAPÍTULO 3. PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS 3-1 sustancia pura 3-2 fases de una sustancia pura 3-3 procesos de cambio de fase en sustancias puras Liquido comprimido y liquido saturado Vapor saturado y vapor sobrecalentado Temperatura de saturación y presión de saturación Algunas consecuencias de la dependencia de Tsat y Psat 3-4 diagramas de propiedades para procesos de cambio de fase 1 diagrama T-v 2 diagrama P-v Ampliación de los diagramas para incluir la fase sólida 3 diagrama P-T Superficie P-v-T 3-5 tablas de propiedades Entalpía: una propiedad de combinación 1 a Estados de líquido saturado y de vapor saturado 1 b mezcla saturada de líquido-vapor 2 Vapor sobrecalentado 3 Líquido comprimido Estado de referencia y valores de referencia 3-6 ecuación de estado de gas ideal ¿El vapor de agua es un gas ideal? 3-7 factor de compresibilidad, una medida de la desviación del comportamiento de gas ideal 3-8 otras ecuaciones de estado Ecuación de estado de Van der Waals Ecuación de estado de Beattie-Bridgeman Ecuación de estado de Benedict-Webb-Rubin Ecuación de estado virial Temas de interés especial: presión de vapor y equilibrio de fases CAPÍTULO 4. ANÁLISIS DE ENERGÍA DE SISTEMAS CERRADOS 4-1 trabajo de frontera móvil Proceso politrópico 4-2 balance de energía para sistemas cerrados 4-3 calores específicos 4-4 energía interna, entalpía y calores específicos de gases ideales Relaciones de calores específicos de gases ideales 4-5 energía interna, entalpía y calores específicos de sólidos y líquidos Cambios de energía interna Cambios de entalpía Temas de interés especial: aspectos termodinámicos de los sistemas biológicos CAPÍTULO 5. ANÁLISIS DE MASA Y ENERGÍA DE VOLÚMENES DE CONTROL 5-1 conservación de la masa Flujo másico y volumétrico Principio de conservación de la masa Balance de masa para procesos de flujo estable Caso especial: flujo incomprensible 5-2 trabajo de fuljo y energía de un fluido en movimiento Energía total de un fluido en movimiento Energía transportada por la masa 5-3 Análisis de energía de sistemas de flujo estable 5-4 algunos dispositivos de ingeniería de flujo estable 1 toberas y difusores 2 Turbinas y compresores 3 Válvulas de estrangulamiento 4a cámaras de mezclado 4b intercambiadores de calor 5 flujo en tuberías y ductos 5-5 análisis de procesos de flujo inestable Temas de interés especial: ecuación general de energía CAPÍTULO 6. LA SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA 6-1 introducción a la segunda ley 6-2 depósitos de energía térmica 6-3 máquinas térmicas Eficiencia térmica ¿Es posible ahorrar Qsalida? La segunda ley de termodinámica: enunciado de kelvin-Plank 6-4 Refrigeradores y bombas de calor Coeficiente de desempeño Bombas de calor Desempeño de refrigeradores, acondicionadores de aire y bombas de calor La segunda ley de la termodinámica: enunciado de Clausius Equivalencia de los dos enunciados 6-5 máquinas de movimiento perpetuo 6-6 procesos reversibles e irreversibles irreversibilidades Procesos internamente y externamente reversibles 6-7 el ciclo de Carnot Ciclo de Carnot inverso 6-8 principios de Carnot 6-9 escala termodinámica de temperatura 6-10 la maquina térmica de Carnot Calidad de la energía Cantidad contra calidad en la vida diaria 6-11 el refrigerador de Carnot y la bomba de calor Temas de interés especial: refrigeradores domésticos CAPÍTULO 7. ENTROPÍA 7-1 Entropía Caso especial: procesos isométricos de transferencia de calor internamente reversibles 7-2 el principio del incremento de entropía Algunos comentarios sobre la entropía 7-3 cambio de entropía de sustancias puras 7-4 procesos isentrópicos 7-5 diagramas de propiedades que involucran a la entropía 7-6 ¿Qué es la entropía? La entropía y la generación en la vida diaria 7-7 las relaciones T ds 7-8 cambio de entropía de líquidos y sólidos 7-9 cambio de entropía de gases ideales Calores específicos constantes (análisis aproximado) Calores específicos variables (análisis exacto) Proceso isentrópico de gases ideales Calores específicos constantes (análisis aproximado) Calores específicos variables (análisis exacto) Presión relativa y volumen especifico relativo 7-10 trabajo reversible en flujo estacionario Demostración de que los dispositivos de flujo estable entregan el máximo trabajo y consumen el mínimo cuando el proceso es reversible 7-11 minimización del trabajo del compresor Compresión por etapas múltiples con interenfriamiento 7-12 eficiencias isentrópicas de dispositivos de flujo estable Eficiencia isentrópica de turbinas Eficiencias isentrópicas de compresores y bombas Eficiencia isentrópica de toberas 7-13 balance de entropía Cambio de entropía de un sistema, AS sistema Mecanismos de transferencia de entropía, Sentrada y Ssalida 1 transferencia de calor 2 flujo másico Generación de entropía, Sgen Sistemas cerrados Generación de entropía asociada con un proceso de trasferencia de calor Temas de interés especial: reducción del costo del aire acondicionado CAPÍTULO 8. EXERGÍA 8-1 exergía. Potencial de trabajo de la energía Exergía (potencial de trabajo) asociado con la energía cinética y potencial 8-2 trabajo reversible e irreversibilidad 8-3 eficiencia de a segunda ley, nII 8-4 cambio de exergía de un sistema Exergía de una masa fija: exergía sin flujo (o de sistema cerrado) Exergía de una corriente de fluido exergía de flujo (o corriente) 8-5 transferencia de exergía por calor, trabajo y masa transferencia de exergía por calor, Q transferencia de exergía por trabajo, W transferencia de exergía por masa m 8-6 principio de disminución de exergía y destrucción de exergía Destrucción de exergía 8-7 balance de exergía: sistemas cerrados 8-8 balance de exergía: volúmenes de control Balance de exergía para sistemas de flujo estable Trabajo reversible, Wrev Eficiencia de la segunda ley de dispositivos de flujo estable, nII Temas de interés especial: aspectos cotidianos de la segunda ley CAPÍTULO 9. CICLOS DE POTENCIA DE GAS 9-1 consideraciones básicas para el análisis de los ciclos de potencia 9-2 el ciclo de Carnot y su valor en ingeniería 9-3 suposiciones de aire estándar 9-4 breve panorama de las maquinas reciprocantes 9-5 ciclo de Otto: el ciclo ideal para las máquinas de encendido por chispa 9-6 ciclo diesel: el ciclo ideal para las máquinas de encendido por comprensión 9-7 ciclos Stirling y Ericsson 9-8 ciclo Brayton. El ciclo ideal para los motores de turbina de gas Desarrollo de las turbinas de gas Desviación de los ciclos reales de turbina de gas en comparación con los idealizados 9-9 ciclo Brayton con regeneración 9-10 ciclo Brayton con interenfriamiento, recalentamiento y regeneración 9-11 ciclos ideales de propulsión por reacción Modificaciones para motores de turborreactor 9-12 análisis de la segunda ley de ciclos de potencial de gas Temas de interés especial. Ahorro de combustible y dinero al manejar con sensatez CAPÍTULO 10. CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR Y COMBINADOS 10-1 el ciclo de vapor de Carnot 10-2 ciclo Rankine: el ciclo ideal para los ciclos de potencia de vapor Análisis de energía del ciclo Rankine ideal 10-3 desviación de los ciclos de potencia de vapor reales respecto de los idealizados 10-4 ¿Cómo incrementar la eficiencia del ciclo Rankine? Reducción de la presión del condensador (reducción Tbaja+prom) Sobrecalentamiento del vapor a altas temperaturas (incremento Talta,prom) Incremento de la presión de la caldera (incremento Talta,prom) 10-5 el ciclo Rankine ideal con recalentamiento 10-6 el ciclo Rankine ideal regenerativo Calentadores abiertos de agua de alimentación Calentadores cerrados de agua de alimentación 10-7 análisis de la segunda ley en ciclos de potencia de vapor 10-8 cogeneración 10-9 ciclos de potencia combinados de gas y vapor Temas de interés especial: ciclos binarios de vapor CAPÍTULO 11. CICLOS DE REFRIGERACIÓN 11-1 refrigeradores y bombas de calor 11-2 el ciclo invertido de Carnot 11-3 el ciclo ideal de refrigeración por comprensión de vapor 11-4 ciclo real de refrigeración por comprensión de vapor 11-5 Análisis de la segunda ley del ciclo de refrigeración por compresión de vapor 11-6 selección del refrigerante adecuado 11-7 sistemas de bombas de calor 11-8 sistemas innovadores de refrigeración por comprensión de vapor Sistemas de refrigeración en cascada Sistemas de refrigeración por comprensión de múltiples etapas Sistemas de refrigeración de propósito múltiple con un solo compresor Licuefacción de gases 11-9 ciclos de refrigeración de gas 11-10 sistemas de refrigeración por absorción Temas de interés especial: generación de potencia termodinámica y sistemas de refrigeración CAPÍTULO 12. RELACIONES DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS 12-1 Un poco de matemáticas. Derivadas parciales y relaciones asociadas Diferenciales parciales Relaciones de derivadas parciales 12-2 relaciones de Maxwell 12-3 la ecuación de Clapeyron 12-4 relaciones generales para du,dh,ds, cv y cp Cambios en la energía interna Cambios de entalpía Cambios de entropía Calores específicos cv y cp 12-5 el coeficiente Joule-Thomson 12-6 las AH, Au y As de gases reales Cambios en la entalpía de gases reales Cambios de energía interna de gases ideales Cambios de entropía de gases reales CAPÍTULO 13. MEZCLAS DE GASES 13-1 composición de una mezcla de gases: fracciones molares y de mezcla 13-2 comportamiento P-v-T de mezclas de gases: gases ideales y reales Mezclas de gases ideales Mezclas de gases reales 13-3 propiedades de mezclas de gases: Mezclas de gases y reales Mezclas de gases ideales Mezclas de gases reales Temas de interés especial: potencial químico y el trabajo de separación de mezclas CAPÍTULO 14. MEZCLAS DE GAS-VAPOR Y ACONDICIONAMIENTO DE AIRE 14-1 aire seco y aire atmosférico 14-2- humedad especifica y relativa del aire 14-3 temperatura de punto de rocío 14-4 temperatura de saturación adiabática y el bulbo húmedo 14-5 la carta psicométrica 14-6 comodidad humana y acondicionamiento de aire 14-7 procesos de acondicionamiento de aire Calentamiento y enfriamiento simple (a=constante) Calentamiento con humidificación Enfriamiento con deshumidificación Enfriamiento evaporativo Mezclado adiabático de flujos de aire Torres de enfriamiento húmedo CAPÍTULO 15. REACCIONES QUÍMICAS 15-1 combustibles y combustión 15-2 procesos de combustión teórica y real 15-3 entalpía de formación y entalpía de combustión 15-4 análisis de la primera ley de sistemas reactivos Sistemas de flujo estable Sistemas cerrados 15-5 temperatura de flama adiabática 15-6 cambio de entropía de sistemas reactivos 15-7 análisis de segunda ley de sistemas reactivos Temas de interés especial: celdas de combustible CAPÍTULO 16. EQUILIBRIO Y DE FASE 16-1 criterio para el equilibrio químico 16-2 la constante de equilibrio para mezclas de gases ideales 16-3 algunas observaciones respecto a la Kp de las mezclas de gases ideales 16-4 equilibrio químico para reacciones simultaneas 16-5 variación de Kp con la temperatura 16-6 equilibrio de fase Equilibrio de fase para un sistema de un solo componente La regla de la fase Equilibrio de fase para un sistema de multicomponente CAPÍTULO 17. FLUJO COMPRENSIBLE 17-1 propiedades de estancamiento 17-2 velocidad del sonido y numero de Mach 17-3 flujo isentrópico en una dimensión Variación de la velocidad del fluido con el área de flujo Relaciones de propiedades para el flujo isentrópico de gases ideales 17-4 flujo isentrópico a través de toberas aceleradoras Toberas convergentes Toberas convergentes-divergentes 17-5 ondas de choque y ondas de expansión Choques normales Choques oblicuos Ondas expansivas de Prantl-Meyer 17-6 flujo en un ducto con transferencia de calor y con fricción insignificante (flujo de Rayleigh) Relaciones de propiedades para flujos de Rayleigh Flujo de Rayleigh estrangulado 1-7 toberas de vapor de agua CAPÍTULO 18 8CAPÍTULO EN LA WEB) APÉNDICE Tablas de propiedades. Figuras y diagramas (unidades SI) Tabla A-1 Masa molar, constante de gas y propiedades del punto crítico Tabla A-2 calores específicos de gas ideal de varios gases comunes Tabla A-3 propiedades de líquidos, sólidos y alimentos comunes Tabla A-4 agua saturada. Tablas de temperaturas Tabla A-5 agua saturada. Tablas de presiones Tabla A-6 vapor de agua sobrecalentado Tabla A-7 agua líquida comprimida Tabla A-8 hielo saturado. Vapor de agua Tabla A-9 diagrama T-s para el agua Tabla A-10 diagrama de Mollier para el agua Tabla A-11 refrigerante 134ª saturado. Tabla de temperatura Tabla A-12 refrigerante 134ª saturado. Tabla de presión Tabla A-13 refrigerante 134ª sobrecalentado Figura A-14 diagrama P-h para refrigerante 13a 907 Figura A-15 Carta generalizada de comprensibilidad de Nelson-Obert Tabla A-16 propiedades de la atmósfera a gran altitud Tabla A-17 propiedades de gas ideal del aire Tabla A-18 propiedades de gas ideal del nitrógeno, N2 Tabla A-19 propiedades de gas ideal del oxígeno, O2 Tabla A-20 propiedades de gas ideal del dióxido de carbono, CO2 Tabla A-21 propiedades de gas ideal del monóxido de carbono CO Tabla A-22 propiedades de gas ideal del hidrogeno H2 Tabla A-23 propiedades de gas ideal del vapor de agua, H2O Tabla A-24 propiedades de gas ideal del oxígeno, monoatómico, O Tabla A-25 propiedades de gas ideal del hidroxilo, OH Tabla A-26 entalpía de formación de Gibbs de formación y entropía absoluta a 25º C, 1 atm Tabla A-27 propiedades de algunos combustibles e hidrocarburos comunes Tabla A-28 logaritmos naturales de la constante de equilibrio Kp Figura A-29 carta generalizada de desviación de entalpía Figura A-30 carta generalizada de desviación de entropía Figura A-31 carta psicométrica a 1atm de presión total Tabla A-32 funciones unidimensionales isentrópicas de flujo comprensible para un gas ideal con K= 1.4 Tabla A-33 funciones unidimensionales de choque normal de un gas ideal con K=1.4 Tabla A-34 funciones del flujo de Rayleigh para un gas ideal con K= 1.4 APÉNDICE 2. Tablas de propiedades, figuras y diagramas (unidades inglesas) Tabla A-1E masa molar, constante de gas y propiedades del punto crítico Tabla A-2E calores específicos de gas ideal de varios comunes Tabla A-3E propiedades de líquidos, sólidos ya alimentos comunes Tabla A-4E agua saturada. Tabla de temperaturas Tabla A-5E aguas saturada. Tabla de presiones Tabla A-6E vapor de agua sobrecalentado Tabla A-7E agua líquida comprimida Tabla A-8E hielo saturado. Vapor de agua Tabla A-9E diagrama T-s para el agua Tabla A-10E diagrama de Mollier para el agua Tabla A-11E refrigerante 13ª saturado. Tabla de temperatura Tabla A-12E refrigerante 13ª saturado. Tabla de presión Tabla A-13E refrigerante 13ª sobrecalentado Tabla A-14E diagrama P-h para refrigerante 13a Tabla A-16E propiedades de la atmosfera a gran altitud Tabla A-17E propiedades de gas ideal del aire Tabla A-18E propiedades de gas ideal del nitrógeno, N2 Tabla A-19E propiedades de gas ideal del oxígeno, O2 Tabla A-20E propiedades de gas ideal del dióxido de carbono, CO2 Tabla A-21E propiedades de gas ideal del monóxido de carbono, CO Tabla A-22E propiedades de gas ideal del hidrogeno, H2 Tabla A-23E propiedades de gas ideal del vapor de agua, H2O Tabla A-26E entalpía de formación, función de Gibbs de formación y entropía absoluta a 77oC, 1 atm Tabla A-27E propiedades de algunos combustibles e hidrocarburos comunes Figura A-31E grafica psicométrica a 1 atm de presión total ER -