Sinopsis

De manera genérica, se puede decir que el ámbito de la Termodinámica aplicada constituye el estudio y la descripción termodinámica de las mezclas (sustancias multicomponentes), tanto aquellas en las que no aparece reacción química entre sus componentes (mezclas no reactivas) como aquellas en las que sí (mezclas reactivas). Del mismo modo, es habitual en un curso de termodinámica aplicada el estudio de los dispositivos ingenieriles destinados a la producción de trabajo mecánico (ciclos térmicos) y al acondicionamiento térmico (ciclos de refrigeración).

Con idea de que el libro sea autocontenido, se ha incluido un primer capítulo donde, de forma muy breve, se presentan el primer y segundo principio de la termodinámica (el tercero en el Capítulo 3), algunas consecuencias que se derivan de ellos, así como los modelos de sustancia pura más comúnmente empleados en el ámbito de la industria y la ingeniería.

El Capítulo 2 está dedicado a la descripción de las mezclas no reactivas, tanto las que se presentan en un único estado de agregación (fase), con especial atención a las mezclas de gases ideales y al estudio del aire húmedo, así como las mezclas no reactivas heterogéneas en las que pueden coexistir en el equilibrio diversas fases, con especial atención a las mezclas bifásicas binarias.

El Capítulo 3 se dedica al estudio de las mezclas en las cuales algunos componentes pueden reaccionar químicamente con otros. Se estudia en particular la estequiometría de las reacciones químicas, el equilibrio químico, así como el cálculo de las variaciones de energía y entropía en una reacción química. Por su importancia práctica se hace un énfasis en el estudio de las reacciones de combustión.

En los Capítulos 4 y 5 se presentan, respectivamente, la descripción y el estudio de los ciclos termodinámicos de producción de trabajo y refrigeración. El énfasis se hace aquí en la modelización termodinámica de los ciclos y no en los detalles constructivos y/o de operación de los dispositivos que se emplean en la industria para llevarlos a cabo.

Este libro presenta, de un modo conciso y a la vez suficientemente riguroso, los contenidos esenciales de Termodinámica aplicada que debe adquirir un ingeniero de Grado y Master durante su formación. Del mismo modo, el texto puede servir de consulta a un profesional de la industria para refrescar aquellos aspectos teóricos de la Termodinámica que tenía olvidados.

En el texto, el énfasis se hace en la modelización Termodinámica más que en los detalles, por ejemplo, constructivos y de operación de las posibles aplicaciones en la industria.

Índice

1. Fundamentos de Termodinámica
1.1. Introducción
1.2. Conceptos previos
1.3. Primer principio de la Termodinámica
1.4. Segundo principio de la Termodinámica
1.5. Exergía (caso termomecánico)
1.6. Potenciales termodinámicos y relaciones generalizadas en sistemas simples
1.7. Potencial químico
1.8. Equilibrio termodinámico
1.9. Regla de las fases en sistemas no reactivos
1.10. Cambio de fase de una sustancia pura (monocompo-nente)
1.11. Cálculo de las propiedades en sustancias puras (mo-nocomponente)
1.A. Ecuaciones de conservación para sistemas abiertos
1.B. 1/T, factor integrante del calor

2. Mezclas no reactivas
2.1. Introducción
2.2. Análisis de la composición de las mezclas
2.3. Propiedades molares parciales
2.4. Mezclas de gases ideales
2.5. Mezclas no ideales. Mezclas reales
2.6. Mezclas heterogéneas. Equilibrio líquido-vapor
2.7. Equilibrio bifásico no ideal. Soluciones diluidas
2.8. Aire Húmedo

3. Mezclas reactivas
3.1. Introducción
3.2. Equilibrio de las reacciones químicas
3.3. Estado de referencia estándar
3.4. Reacciones de combustión
3.5. Pilas de combustible
3.A. Cálculo de la temperatura de combustión adiabática
3.B. Reacción de combustión con equilibrio químico

4. Ciclos de potencia
4.1. Análisis de un ciclo genérico
4.2. Clasificación de los ciclos de potencia
4.3. Ciclos de gas
4.4. Ciclo Rankine
4.5. Ciclos combinados

5. Ciclos de refrigeración
5.1. Concepto de ciclo de refrigeración
5.2. Ciclo de refrigeración de Brayton
5.3. Ciclo de refrigeración de compresión de vapor
5.4. Ciclo de refrigeración por absorción
5.5. Métodos de refrigeración criogénica

Apéndice A. Tablas de propiedades termodinámicas