r J# -~ _. -A~#, PROPIEDADESDE UNA SUSTANCIAPURA, SIMPLEY COMPRESIBLE 85 PARAEMPEZAR:CONCEPTOS Y DEFINICIONES

Transcripción

1 r J# -~ _. -A~#, --1~ ~ PARAEMPEZAR:CONCEPTOS Y DEFINICIONES 1.1 El uso de la termodinámica Definición de los sistemas Descripción de los sistemas y de su comportamiento Medida de masa, longitud, tiempo y fuerza Dos propiedades mensurables: volumen específico y presión 1.6 Medida de la temperatura Diseño y análisis en ingeniería Cómo utilizar este libro con eficacia Resumen del capítulo y guía para el estudio i LA ENERGÍAY LA PRIMERALEY DE LA TERMODINÁMICA 35 z 2.1 Concepto mecánico de la energía Energía transferida mediante trabajo Energía de un sistema Transferencia de energía por calor El balance de energía para sistemas cerrados 2.6 Análisis energético de ciclos Resumen del capítulo y guía para el estudio PROPIEDADESDE UNA SUSTANCIAPURA, SIMPLEY COMPRESIBLE Definición del estado termodinámico 85 EVALUACIÓN DE PROPIEDADES: CONSIDERACIONES GENERALES 3.2 La relación p-v- T El cálculo de las propiedades termodinámicas 3.4 Gráfica generalizada de compresibilidad CÁLCULO DE PROPIEDADES CON EL MODELO DE GAS IDEAL 3.5 El modelo de gas ideal Energía interna, entalpía y calores específicos de gases ideales 3.7 Cálculo de ~u y ~h en gases ideales Procesos politrópicos de un gas ideal Resumen del capítulo y guía para el estudio xi

2 xii ÍNDICE ANALÍTICO 4 ANÁLISISENERGÉTICOEN UN VOLUMEN DE CONTROL Conservación de la masa para un volumen de control 4.2 Conservación de la energía para un volumen de control 4.3 Análisis de volúmenes de control en estado estacionario 4.4 Análisis de transitorios Resumen del capítulo y guía para el estudio EL SEGUNDO PRINCIPIODE LATERMODINÁMICA Utilización del segundo principio Formulaciones del segundo principio Identificación de irreversibilidades Aplicación del segundo principio a los ciclos termodinámicos La escala Kelvin de temperatura Medidas del rendimiento máximo para ciclos que operan entre dos reservorios El ciclo de Carnot Resumen del capítulo y guía para el estudio LA ENTROPÍAy SU UTILIZACIÓN La desigualdad de clausius Definición de variación de entropía Obtención de valores de entro pía Variación de entropía en procesos internamente reversibles Balance de entropía para sistemas cerrados Balance de entropía para volúmenes de control Procesos isoentrópicos Rendimientos isoentrópicos de turbinas, toberas, compresores y bombas Transferencia de calor y trabajo en procesos de flujo estacionario internamente reversible s Resumen del capítulo y guía para el estudio 296 T ANÁLISISEXERGÉTICO Introducción a la exergía Definición de exergía Balance de exergía para un sistema cerrado 7.4 Exergía de flujo Balance de exergía para volúmenes de control Eficiencia exergética (segundo principio) Termoeconomía Resumen del capítulo y guía para el estudio 360

3 ÍNDICE ANALÍTICO X1ll INSTALACIONESDE PRODUCCIÓN DE POTENCIA MEDIANTEVAPOR Las instalaciones de potencia de vapor Análisis de las instalaciones de potencia con vapor: e! ciclo Rankine Pa;a mejorar el funcionamiento: sobrecalentamiento y recalentamiento Para mejorar e! rendimiento: e! ciclo de potencia regenerativo Otros aspectos del ciclo de vapor Estudio de un caso: balance exergético de una planta de potencia Resumen de! capítulo y guía para el estudio 418 INSTALACIONESDE PRODUCCIÓN DE POTENCIA MEDIANTEGAS 427 ') MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA Terminología de motores El ciclo Otto de aire-estándar El ciclo diese! de aire-estándar 436 9A El ciclo dual de aire-estándar CENTRALES ELÉCTRICAS DE TURBINA DE GAS Las centrales de turbina de gas El ciclo Brayton de aire-estándar Turbinas de gas regenerativas Turbinas de gas regenerativas con recalentamiento y refrigeración 9.9 Turbinas de gas para propulsión aérea Ciclo combinado turbina de gas-ciclo de vapor Los ciclos Ericsson y Stirling 484 FLUJO COMPRESIBLE EN TOBERAS y DIFUSORES 9.12 Aspectos preliminares de! flujo compresible Flujo unidimensional estacionario en toberas y difusores Flujo de gases ideales con calores específicos constantes en toberas y difusores 9.15 Resumen de! capítulo y guía para e! estudio SISTEMASDE REFRIGERACIÓNY BOMBADE CALOR 515 te 10.1 Sistemas de refrigeración con vapor Análisis de los sistemas de refrigeración por compresión de vapor 10.3 Propiedades de los refrigerante s 527 loa Sistemas de compresión de vapor en cascada y multietapa Refrigeración por absorción 10.6 Bomba de calor Sistemas de refrigeración con gas Resumen del capítulo y guía para e! estudio

4 xiv ÍNDICE ANALÍTICO t1 RELACIONESTERMODINÁMICAS Ecuaciones de estado Relaciones matemáticas importantes Deducción de relaciones entre propiedades Cálculo de las variaciones de entropía, energía interna y entalpía 11.5 Otras relaciones termodinámicas Construcción de tablas de propiedades termodinámicas Gráficas generalizadas para la entalpía y la entro pía Relaciones p-v-t para mezclas de gases Estudio de sistemas multicomponentes Resumen del capítulo y guía para el estudio MEZCLAS NO REACTIVAS DE GASES IDEALES Y PSICROMETRÍA 629 MEZCLAS DE GASES IDEALES: CONSIDERACIONES GENERALES Descripción de la composición de la mezcla Relaciones p-v-t en mezclas de gases ideales Cálculo de U, H, S Ycalores específicos Análisis de sistemas que contienen mezclas 639 APLICACIÓN A LA PSICROMETRÍA Principios básicos de la psicrometría Aplicación de los balances de masa y energía a los sistemas de acondicionamiento de aire Las temperaturas de saturación adiabática y de bulbo húmedo Diagramas psicrométricos Análisis de procesos de acondicionamiento de aire Resumen del capítulo y guía para el estudio 690 t3 MEZCLASREACTIVASy COMBUSTIÓN 701 FUNDAMENTOS DE LA COMBUSTIÓN El proceso de combustión 701 Conservación de la energía en sistemas reactivos 711 Cálculo de la temperatura adiabática de llama 725 Entropía absoluta y tercer principio de la termodinámica Células de combustible 736 EXERGÍA QUÍMICA Introducción a la exergía química Exergía química estándar Resumen sobre la exergía Eficiencia exergética de los sistemas reactivos Resumen del capítulo y guía para el estudio

5 ÍNDICE ANALÍTICO xv EQUILIBRIO QUÍMICOY DE FASES 765 CONSIDERACIONES PRELIMINARES SOBRE EL EQUILIBRIO 14.1 Introducción de los criterios de equilibrio 765 EQUILIBRIO QUÍMICO Ecuación del equilibrio de reacción Cálculo de la composición de equilibrio Ejemplos adicionales del uso de la constante de equilibrio EQUILIBRIO DE FASES Equilibrio entre dos fases de una sustancia pura Equilibrio en sistemas multicomponentesy multifásicos 14.7 Resumen del capítulo y guía para el estudio t-4 APÉNDICES 808 Índice de tablas 808 Índice de figuras y gráficos 856 -Ir RESPUESTAS A PROBLEMAS SELECCIONADOS 864 ÍNDICEALFABÉTICO 867