QUÍMICA, BIOQUÍMICA E INGENIERÍA TERMODINÁMICA Cuarta Edición Stanley I Sandler Uni!er"idad de Dela#are
CA$ÍTU%O & Intr'ducción
Un '()eti!' *rinci*al de cual+uier ca*' de la ciencia *ura ' a*licada e" re"uir una cantidad -rande de in.'ración c'n un'" *'c'" *rinci*i'" (/"ic'" %a e"*eran0a ent'nce" e" +ue cual+uier nue!a edida e1*eriental *uede "er ./cilente entendida en t2rin'" de l'" *rinci*i'" e"ta(lecid'" y +ue la" *redicci'ne" (a"ada" en 2"t'" "er/n *reci"'" E"te li(r' deue"tra c'' una c'lección de '("er!aci'ne" e1*erientale" -enerale" *ueden "er u"ada" *ara e"ta(lecer l'" *rinci*i'" de un /rea de la ciencia llaada ter'din/ica y lue-' ue"tran c'' e"t'" *rinci*i'" *ueden "er u"ad'" *ara e"tudiar una a*lia !ariedad de .enóen'" .3"ic'", +u3ic'" y (i'+u3ic'" $re-unta" +ue el lect'r *'dr3a 4acer incluyen, 5Qu2 e" la ter'din/ica6 7 5$'r +u2 de(e un' e"tudiarla6 %a *ala(ra ter'din/ica c'n"i"te de d'" *arte"8 el *re9)' termo re9ri2nd'"e al cal'r y te*eratura y dinámica +ue "i-ni9ca '!iient', inicialente la ter'din/ica ten3a +ue !er c'n el :u)' de cal'r *ara *r'ducir ener-3a ec/nica +ue *'dr3a "er utili0ada *ara *r'ce"'" indu"triale" y de tran"*'rte E"te .ue el e"tudi' de l'" 't're" t2ric'", di"*'"iti!'" *ara '*erar el e+ui*' ec/nic', c'nducir trene" y aut'ó!ile", y reali0ar uc4'" 'tra" .unci'ne" +ue acelerar'n el *r'-re"' en la era indu"trial E"t'" c'en0ar'n c'n la" /+uina" de !a*'r y *r'-re"ar'n c'n la" /+uina" de c'(u"tión interna, tur(ina", ('(a" de cal'r, aire" ac'ndici'nad'", y 'tr'" *r'duct'" E"ta *arte de la ter'din/ica e" en -ran edida el /(it' de l'" in-enier'" ec/nic'" Sin e(ar-', *'r+ue e"t'" e+ui*'" "'n u"ad'" ta(i2n en *lanta" de *r'ce"'" +u3ic'", e" i*'rtante *ara l'" in-enier'" +u3ic'" tener una c'*ren"ión de l'" .undaent'" de e+ui*'" "ee)ante" $'r l' tant', tale" e+ui*'" e"t/n c'n"iderad'" (re!eente en l'" ca*3tul'" ; y < de e"te li(r' E"ta" a*licaci'ne" de la ter'din/ica -eneralente re+uieren un entendiient' de la" *r'*iedade" de l'" :uid'" *ur'", a"3 c'' el !a*'r y !ari'" re.ri-erante", y -a"e" c'' el '13-en' y el nitró-en' M/" central *ara la in-enier3a +u3ica e" el e"tudi' de la" e0cla" %a *r'ducción de +u3ic'", *'l3er'", .arac2utic'" y 'tr'" ateriale" (i'ló-ic'", y *r'ce"ad'ra" de aceite y -a", t'da" i*lican reacci'ne" +u3ica" ' (i'+u3ica" =.recuenteente en un "'l!ente> +ue *r'ducen una e0cla de l'" *r'duct'" de reacción E"t'" de(en "e*arar"e de una e0cla y *uri9car"e *ara dar c'' re"ultad' en *r'duct'" de !al'r "'cial, c'ercial ' edicinal E"ta e" una de la" /rea" en la +ue la ter'din/ica )ue-a un r'l central en la in-enier3a +u3ica %'" *r'ce"'" de "e*aración, de l'" cuale" la de"tilación e" la /" c'?nente u"ada en la indu"tria +u3ica, "'n di"e@ad'" (a"ad'" en la in.'ración de la ter'din/ica De inter2" *articular en el di"e@' de la "e*aración y *r'ce"'" de *uri9cación "'n la" c'*'"ici'ne" de d'" .a"e" +ue e"t/n en el e+uili(ri' $'r e)e*l',
cuand' una e0cla de l3+uid'" 4ier!e, el !a*'r "aliente *uede "er de una c'*'"ición (a"tante di.erente +ue la del l3+uid' del cual e"ta .ue '(tenida E"ta e" la (a"e de la de"tilación, y el di"e@' de una c'luna de de"tilación e"t/ (a"ada en *redicci'ne" de la ter'din/ica De .'ra "iilar, cuand' c'*'nente" *arcialente i"ci(le" "'n lle!ad'" )unt'", d'" =' /"> .a"e" l3+uida" de c'*'"ici'ne" uy di.erente" "e .'rar/n, y 'tr'" c'*'nente" adici'nad'" a e"ta e0cla de d'" .a"e" "e re*artir/n de anera di.erente entre la" .a"e" E"te .enóen' e" la (a"e *ara la e1tracción l3+uid'l3+uid' Otr' *r'ce"' de "e*aración c'?nente u"ad', e"*ecialente *'r +u3ic'" y (i'+u3ic'" d'nde n' *ueden "er de"tilad'" *'r+ue ell'" n' e!a*'ran a*recia(leente ' *'r+ue "e de"c'*'nen *'r el calentaient' El di"e@' de tale" *r'ce"'" e"t/ (a"ad' en la la" *redicci'ne" de la ter'din/ica $'r l' tant', la ter'din/ica )ue-a un r'l central en el di"e@' de l'" *r'ce"'" +u3ic'" A *e"ar de +ue e"t'" tea" "'n *r'*iaente c'n"iderad'" en 'tr'" cur"'" en el curr3culu de in-enier3a +u3ica, n'"'tr'" *r'*'rci'nare'" intr'ducci'ne" uy (re!e" *ara la de"tilación, e1tracción de aire, e1tracción l3+uid' l3+uid', y 'tr'" *r'ce"'" +ue l'" e"tudiante" *ueden a*reciar *'r+ue el e"tudi' de la ter'din/ica e" central *ara la in-enier3a +u3ica Otra" a*licaci'ne" de la ter'din/ica c'n"iderada" en e"te li(r' incluyen c'' l'" +u3ic'" "e di"tri(uyen cuand' "e li(eran a el edi' a(iente, *ara deterinar la "e-uridad ediante la e"tiación el *'"i(le i*act' =' li(eración de ener-3a> de e1*l'"i'ne" +u3ica" ' ec/nica", el an/li"i" de l'" *r'ce"'" (i'+u3ic'", y el di"e@' del *r'duct' +ue identi9ca un +u3ic' ' e0cla +ue tiene la" *r'*iedade" nece"aria" *ara una a*licación e"*ec39ca Una caracter3"tica -eneral i*'rtante del di"e@' in-enieril e" 4acer e"tiaci'ne" cuand' la in.'ración e"*ec39ca "'(re un :uid' ' e0cla de :uid'" n' e"t/ di"*'ni(le, el cual ca"i "ie*re e" el ca"' $ara entender *'r+ue e" e"t', c'n"idere el 4ec4' de 4ay !ari'" cient'" de +u3ic'" u"ad'" c'?nente en la indu"tria, ya "ea c'' *r'duct'" 9nale" ' interedi'" Si e"te n?er' .uera, *'r decir, , 4a(r3a un'" , *'"i(le" e0cla" (inaria", &, ill'ne" e0cla" ternaria", F ill'ne" de e0cla" de cuatr' c'*'nente", etc Sin e(ar-', en la 4i"t'ria de la 4uanidad el e+uili(ri' !a*'rl3+uid' de c'n"idera(leente en'" de & e0cla" di.erente" +ue 4an "id' edida" Ade/" inclu"' "i e"tu!i2ra'" intere"ad'" en una de la" e0cla" *ara la" +ue e1i"ten dat'", e" *'c' *r'(a(le +ue la" edici'ne" .ueran 4ec4a" a la te*eratura y *re"ión e1acta" en la" cuale" e"ta'" intere"ad'" $'r l' tant', uc4a" !ece" l'" in-enier'" tienen +ue e"tiar *'r e1tra*'lación l'" liitad'" dat'" di"*'ni(le" a la" c'ndici'ne" =te*eratura, *re"ión y c'*'"ición> de inter2" *ara 2"t'", ' *redecir el c'*'rtaient' de la" e0cla" ulti
c'*'nente" (a"ada" "ól' en -ru*'" de d'" dat'" de una e0cla de d'" c'*'nente" En 'tr'" ca"'" la" *redicci'ne" *ueden "er 4ec4a" *ara e0cla" en la" cuale" la identidad +u3ica de un' ' /" de l'" c'*'nente" n' e" c'n'cida, un e)e*l' de e"te e" el *etróle' ' aceite crud' 'tr' e" el re"ultad' de una reacción de *'lieri0ación ' un *r'ce"' (i'+u3ic' En e"t'" ca"'", uc4'" c'*'nente" de *e"'" 'leculare" di.erente" e"t/n *re"ente" l' +ue n' 4ar/, y tal !e0 n' *ueda "er identi9cad' *'r 2t'd'" anal3tic'" y "in e(ar-' 2t'd'" de *uri9cación tienen +ue "er di"e@ad'" a"3 "'n 4ec4a" la" a*r'1iaci'ne" Aun+ue la e"tiación de la" *r'*iedade" ter'din/ica", e"*ecialente la" e0cla", e"ta n' e" *arte de la .undaentación teórica de la ter'din/ica en in-enier3a +u3ica, e" nece"ari' *ara la a*licación *ara *r'(lea" reale" $'r l' tant', !ari'" 2t'd'" de e"tiación "'n inter relaci'nad'" c'n el .undaent' teóric', e"*ecialente en l'" ca*3tul'" ,H y &&, a"3 la te'r3a *uede "er a*licada E"te li(r' *uede "er c'n"iderad'
