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1. .
e"-T:r i.':',"1 ;i -;[.1.?5
ElBtlo-iEcA
TERMODINAMICA
NOVENA ED ICIÓN
YUNUS A. qENGEL
Univers¡ty of Nevada, Reño
MICHAEL A. BOLES
North Carolina State University
MEHMET KANOéLU
Un¡versity of Gaz¡antep
Revislón técnicá
Alejandro Rojas Tapla
Universidad Nacional Autónoma de México
Abraham Lauaenc¡o Mertínez
Baut¡sta
Univers¡dod Nd c¡ono I Autóhoño
de México
Rodolfo Soto Urb¡ná
Unitesido.l de Cos¡d R¡co
Guillermo Evangelista Benltes
UniveÉ¡dod Nociooot de TU¡lló, Perú
lgnec¡o del Valle Granados
¡ecro¡(úr'co dé cosro F¡co
Eligio Astorga Cordero
uñ¡ve4¡dad de costd p¡.o
MÉarco . Boc,orÁ . BUENos
^IRE§
. cuarEMALA r LoNDRtrs
MADRID . MlriÑ . NIJ'f,VA DTLH¡ ' NU¡.VA YOIIt . SAr JUAN
SANTIAGO . §{O PAUI,O . SIDNEY . SINCAPT]R . ORONTO
Víctor Hugo Ayerdi Barbale§
U¡¡@Bidod dét Vd e de G@témto
Leonora de Leños Med¡na
Un¡@6idod de Costo R¡co
Mer¡o René Ssnt¡zo Cslderón
un¡@ts¡dod Rofdel Ldñd¡int Gudtéñdló

2. I
DiI€ t¡f g'.f¡ & r É--¿i- !{¡n Cl¡o
Dirt r¡r.-¡il lr--i- H-s S.ñ-rno
Geree & Fú - Lirü' I J-¡&ica. cabriela López Ballesreros
Seúr E-: Güiir DEiEE Ct¡rz
G€f!* & t?r: Jor kio6
SA.ffilf - trfrE Z.f.ri¡o Gfti¡
Tr*r: Rodolt?, ñ:rro Salas
TftfoDL.{nc^
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Alc¿ldia Ávaro Obregón
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Alls rishts ¡€s€rved. ISBN 978-l-260-092684
14567890t2 oMC 25 2421 2221 20
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3. CnpÍrulo I
lntroducción y conceptos bás¡cos 1
ll Termodinánicay €rergia 2
Áre6s de spric6ción de la terñodináñica 3
'l-2 Import¡nci¡ de las dinersiofts
y ünidades 3
AIgunas unidadesSle inqresas 6
Homo9eneldaddimenslona 8
Relaciones de conveBióñ de unidódes 9
1-3 Silemas y volúmeDes de control l0
1-4 Propiededes de ün sisteú¡ 12
1-5 D€nsidad y densidad relatil5 13
1-G Esfado ycquiübrio 14
Postu ádo de estEdo 14
1-7 Procesos y ciclos 15
Proceso de rujo estacionario 16
1-8 Tem0er¡hüa y ley cerc
de Ia ternodiná¡nica 17
Escalás de temp€ralura 17
EscalE iñi€rnáclo¡ál d€ témperaturs dé1990
(rfs,go) 20
'l-9 Presión 2l
v6riacón de a presón con ra prolundid.d 23
l-r0 DispositiYos para la nedición
de la presiór 26
Bárómet.o 26
M6nómero 29
Or os dispos'rr!os oe -eo(rór de p'es,ó- 32
1-11 Técnica p¡ra resotyer problcmas 33
Póso 1: enunciado del problema 34
Paso 2iesquema 34
Póso 3; supGiciones y óDrqimacions 34
Pa§o 4; leyes fisicós 34
Paso 5r propiédades 34
Paso6 cácuos 34
Pdso 7: ra2onañierto, comprob¿ción y¡ñáli§¡s
P6quetes de sonwá.e de inqeniéri3 35
Sóhrióñádórés de é.uá.iónés 36
ObseNació¡ €cerca de los dfgitos signlfcalivos
Reférenciás y lecturas re.oñéndádas 39
Próblém᧠40
EIBLTOTECA
Cnpfrulo 2
Enefgía, tfansfefencia de energía
y análisis general de energía 5f
2-1 Int¡oducción 52
2-2 Form¡s de energia 53
Arqúñas cons¡de,acioñes físi.as de la eñerqia ¡nreha
Más sobre enerqía rucear 56
Eñergia mecánicá 58
2-3 Thansferencia de energia 0or calor 60
Antecedenteshstóri.ossobree .aLor 61
2.4 Transf€rencia de emrgia
oor trab4io 62
nabajo eLéc1 co 6s
2-5 Formas mecánicas del trabaio 66
Trabajo dé feché 66
Trabajo de resone 67
Trabajo hecho sobre báras sólidds elésticás 67
Trabajo relacionsdo con el estkáñleñlo
dé uná pelí.ura lhu¡dá 6a
TrEbalohécho p¿ra elevéro 8célerar un cúerpo 68
Formás no mecáñ¡cas del kabajo 70
2"6 lá prlmer¡ ley dc l¡ termodinámica 70
BEIá.ce de enérqíá 72
Cambiode enerqíáde uñsisreña.
^e,t*
72
Méc3.isños de tránslerenció
de ene.qía, E ,,,á y Edá 73
2-7 Eficlencle en l, conyersiór de eDergi¡ 77
Efclencia de dlsposiuvos mecánlcos y eréctricos 81
2-A Emrgía y ¡úbi€nte E5
Ozono y esñog 86
tluvia ácida a7
Efedo invernadero: <ólentóm¡eñto global
y cambio cliFá1ico a8
Tena de inrerts especiall
Me€¡nismos de ftsnsferencia de calor 9l
Resumen 95
Fefe¡encias y lecturas .ecomendódas 96
Problemés 97
CapÍrur-o 3
Propiedades de las sustancias puras lO9
3', Sul¡nci¡ pur¡ ll0
3-2 Fases de üna sostencia Dür¡ ll0
55

4. Procesos dc cambio de fase
en sustancias pures lll
Liquido comprimido y liquido salur¿dó 112
Vapor salu16do yvapó. sobreca entadó 112
Temperaturá désatur6cóny presó¡ des¡tufóción 113
Algun.s coñsecuenciss dé lá dépe¡deñcl¡ de I!., y
3-4 Di¡gr¡mas de propiedádes paü pmceso§
de cambio dc fase l16
1 Diagrama 7'u 116
2 Oagrañ8 P!, 118
ampiació¡ de los diÉgramas para incluü a fase sóida 119
3 DiaqréñaP 7 121
superficiePu r 121
3'5 T¡blas de propiedades 122
Entalpia: una propiedéd decombinación 123
1o Estados de íquido satu¡adó y de vápor sórurado 123
lb Mezcla saturadá de LLquLdo-vapor 125
2 Vapor sobrécaleñlado 128
3 Líq uidó coñprimido 130
Estado dé relerencia y valores de relereñcia 131
3-6 Ecu¡cifu de esfado do gas ideal 133
¿E vapordeégla es un qas deal? 135
3-l F¡ctor d€ conpresibilidad, üna medida de
la desviación del comporhmiento
de g¡s id€.| 136
3-8 Otras ecnaciones dé estado I39
Ecuácrón de eslado de Van der Wa¿ls 140
Ecúció. de esrado de Beattie-Br dqeman 140
Ecuacón deesr¿do de B€ned ct-webb-Rubln 141
Ecuación de esr¿do vnial 142
Tena de inteñs espetial:
Presión de rapor y cquilibrio de l¿ses l¿¿
Resúñen 148
Relerenclas y lecturas recome¡dádas 149
Prob¡emas 149
CepÍrurc 4
Anál¡sis de energía de sistemas
cerrados 159
4-1 Trabajo de frodera nóYil 160
Proceso pollróplco 164
4-2 B¡larce d€ energia pam
sistemas cerrsdos 166
4-3 Calores especificos l7l
4-4 Erergia irterna, entelpiay crlores
especificos de gáses ideales 172
Relacones decalores especifcos de gases ldeares 175
4-5 Energia intema, €nlálpia y celorcs
especificos de sólidos y liqüidos 180
Cambios deené.gia intérna 180
cañbios de enlalpíé 180
Temt ¿e intetis espe(¡al:
AsDectos termod¡námicos
de los shtemas biológicos 183
Relereñcias y lect!ras €comend¿das
5-1
5-2
5-5
5'3
54
6-1
6-2
6.3
Introducción ¡ la segunda Iey 268
Deuisitos de energia térmics 269
Máquinis térnic¡s 270
¿Es pósibe ahorar O.",.? 273
La sequ.da leyde La termodináñica
eñunciado de Kelvin Planck 275
Rofriger¡do¡€s y bombas de cilor 275
Coeliciente de desempeño 276
Desempeñó de ref rigeradorés, aco¡dicion6do¡es
de.ne y bomb¡s de calor 278
CapÍrulo 5
Anál¡s¡s de masa y energía
de volúmenes de control 209
6-4
CapÍrulo 6
La segunda ley de la termodinám¡ca 267
Conservación de la masa 210
Flujos ñ¿sicó y voluméirico 21o
Principlo de .onseruación de la ñasd 212
Balancé de masá para procesos de fiLjo estáconario
Caso especal:iulo incoñpreslbe 214
Trab¿¡o de flujo y energia dc ull fluido
en noriniento 216
Enerqiá roral de !ñ fluido en moviñiento 217
Ene.giá trá.sponoda por 16 mas6 218
Atrálisis de energia de sist€mas
dc flujo estacion¿rio 220
Alguros disposltivos ingenieriles
de flujo eslrc¡on¡rio 223
1 Toberás y diflsor-és 223
2 ¡urbir¿s y compresores 226
3 Válvuras de esirangulamlento 229
40 Cánraras de mezcódo 230
4b lnlercambi¡dores de calor 232
5 Flujoentúberi¡s y ductos 234
Análisis de procesos de flúo
no estacionario 236
Teno da iúerés especial¡
Ecuación general de erergia 241
Re,erencias V lecuras recomendadas 245
214

5. I rnrbio dr rnlropia dc sustanr¡as ou.! .127
. 319
:n'prú .l:0
:.t4,: r i.i.P i ¡rrr..r..
: ir...rLrrc'e r r.! :122
¡rincipi,, drl inrrrnrenlo de ertropia -123
:: r1:, ..!,)n..e¡l,.¡,r 325
I'f a'cr)' irr¡r¡opi(os 131
J)u!r¡mn de propirdrdes qre i ¡olrcrrn
: r rnlmpr¡ l-ll
,
(.Ju! ei lx rDlropial, l3,l
' ::-i. ¡ !1..ér.ór a.enarD¡
lr. r!laciolr rá l17
( rInbio dr ürtropia de liquidos
1 n,lidos .¡-19
( rnrbio dc fntrcDia dr,¡ases idr¡lc! -1.1:
ix
7-10 li¡Dajo rerrrsible de II¡jo estacnnrario -:l5ll
D.nr!!i é. on, e.LÉ os d sl,o5rivos rleiljo
.:1r..¡¡r o.rtreE¡n. r¡Á r:. Ü,,b.jo
.r, lre 5 r. 353
7-11 Uininrilación dcl tr¡hrjo drl co prtsor -151
a¡it,ÉiLo: .n ;r..p¿i .rrrirt.. ..r
r.rstrr¡r..¡ro :55
7-12 Ificienci¡s isentróp¡cas de dispr,!it¡ros
dr tlujo rstacio ario la?
E'i .... ¿ !e,róp(tiC.tL ón.s 353
Ei( r r. ar reir1,.¡.dj d.,.,,rp .s.rs
y bo'rlr.. 160
f .... ¿ S:.lor...e1oj|:1.:s 362
7-13 Balrrce dr c lropia -164
c¡tri)ó.e --rr.p a de Ln i5l,é-¿ lS .. .105
l.¡.. ., j_t. .ri r:¿..f;re_..1
d- e.1r¡p ¡ S f.iys., 365
I T' rn.fe .n.,r .r..a.' 366
2 F 1.. rá5.. 366
eP,,'.,.r..¡ rl..frop¿ S- 361
s !rP¡rri.!ri¡ó :l6a
Vo úirer.s a!.ó¡rr. 369
c.,?,!. on.le. rrop ¡ ¡s..i¡d..o¡ r r pro.es!
rr :f¡ne:.,e l. ¿ dÉ.¡o. :175
li ut l! i¡ttuta ¿tki«ll
Reducción d(l (orto dcl nire comprimido :171
R.sLxnc. 136
R.JÉa,r. ¿s y e.tlr¿! r.co ¡e¡.¿das 337
F orr.¡É5 .lae
C,qpÍrulo 8
Exergía 411
8-1 Ilcrsrr: potenciald€ tr¡b¡jo
de la rnersia "l l2
E¡.' !i r ip.rtsr..i
I'r¿b¡h retrril)k' r irr!rr.ihil i: :
lficicnci¡ egun l! .i:1r,.. .
Camhio d! rr'.r . i. '.. -l
: .: 230
- . ¡¡.! 23al
.. r: ¡¡.rrimi(nto prrpelro 281
. . ',,r.ih]t. ! irrcrersiblcs 28,1
: :::
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: :. I rflrol lllT
. : . d. Ca.nol 289
. . ..nr lernrir¡ de (árrol 292
-.-1 211
. : ::l: r. ..: tll.r¡l'. 2!5
-.'::.¡xd,,r de (rrnol ¡ la homba
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