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Tea·n1 odinámica <¡nín1ica elemental
Bruee H. M ahan Un,verstdod de Co.t.fornto &rl eley
Termodinámica química elemental
EDITORIAL R EVERTÉ, S. A . Barcelona . Buenos Aires • M éxreo MCMLXXIJ
Titulo de lo obto on91nol Elemenrery Chemical Thermodynamlcs
Edooodo por w. A . e•111emln. rnc. N•w Yorlt
Troduc1do oor
Prof. Dr. Fldel Maro Vézquez Catedrático de Quimlce Técnica de la Unlverelded de Valladolid
O Editorial Rtvtrt6, S. A. ·1972 Son M..ln, 26 8of
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Dtp6sito Ltgol: 8. 17.901·1972
Grific•lnttlr, ConsliWd6n.18. Berctlon•14
La enseñanza < importante. a mcd i• aumenta la nccesid. esta dificultad se h ~obre química gene• La experiencia de problemas que ! de texto. En prime aspectos de la quirr Por otra parle. nil: temas que comprer seleccionar aquellas que omitir grandes De acuerdo ce una quinceava par cuyos volúmenes e debido a la inves• que desarrollan. y. cionados con la ens de la misma Cad química general y · impuestas por la n El conjunto de to que permite a cada cuados para desarr• Además, se h: hace poco tí empo s
·1912
Prólogo del
~ditor
La enseñanza de la quimica general resulta cada ,·ez una tarea más ardua e imporlanle. a medida que los temas adquieren mayor amplitud y complejidad y aumenta la necesidad de una mejor preparación de los estudiantes. Para obviar esta dificullad se han propuesto diversas soluciones. y esta serie de monografías sobre quimica general es una de ellas. La experiencia en la enseñanza de la quimica ha puesto de manifiesto una serie de problemas que se le presentan a quien tiene que enseñarla y seleccionar libros de lexto. F.n primer lugar. un solo libro no puede abarcar físicamente todos los aspectos de la qulmica que los profesores. colectivamente. consideran imporlanle>. Por otra parte, ningún autor puede escribir con el mismo rigor sobre todos los temas que comprende la qulmica general. Finalmente. el profesor debe de poder seleccionar aquellas malerias que considera más importantes sin necesidad de tener que ornilir grandes partes de un extensc libro de texto. De acuerdo con lo que acabarnos de señalar. este libro es aproximadamente una quinccuva parte de la Serie Monográfica de Quimica General. cada uno de cuyos volúmenes está escrito por una o más personas altamente calificadas que. debido a la investigación que realizan. están muy familiarizadas con el terna que desarrollan. y. por otra parte. poseen experiencia .obre los problemas rela· donados con lA enseñanza de su especialidad a los estudiantes que inician el estudio de la mi\ma. Cada volumen trata ampliamente una de las subdivisiones de la química general y constituye una entidad completa. que carece de las limitaciones impuesta> p..>r la reunión de numerosas materias en un texto de un solo volumen. El conjunlo de todos los volumenes comprende una amplia variedad de ten1as que permite a cada profesor seleccionar fácilmente aqueUos que considere más ade· cuadth )lBta de>arrollar en su clase. Además. se ha proyectado la inclusión de diversas materias que wlo de>de hace poco tiempo se consideran pertenecientes a los cursos de química general. tales V
Pr6Jogo del editor
VI
como termodinámica, espectroscopia molecular y bioqutmQ. En todos los cao,os se ha adoptado un punto de vista estrucrural moderno. resallaodo la utilización de principios generales y teorías unificadas. Estos vohimenes son también de utilidad para otras aplicaciones: las mo· nografias seleccionadas sin·..., para enriquecer los cursos de estudios más con,·en· cionales. ya que const.iruyen suplementos. fácilmente asequibles, de los libros de cexto nom1ales. También tienen interés para los estudi&.ntes de ciencias fisicas o biológicas que precisan una mayor información sobre algun campo de la quimíca especialmente importante para ellos. Así, los estudiantes de biologla dispondrán de monografías muy útiles sobre bioquímica, química orgánica y cir~tica de reacción. Para lo> que comienzan el estudio de la fí;ica y la meteorología será espccialrnente interesante la monografía sobre termodinámica. Los profesores que explican cursos elernencales encontrarán en eslos volúmenes una valíosa ayuda para ponerse al dia en las dislintas ramas de la química. Las rnonografias tienen unas caraclerísticas muy convenientes para la en>e· nanza, corno son la inclusión de numerosos ejemplos y problemas re~ueltos. dela· liadas iluscraciones y un glosario de términos técnicos. Los autores de las dislinlas monograflas son dignos de elogio por el enlu· ;iasmo que han pueslo en su lrabajo y que ha hecho posible este experimento. 1::1 Proresor Rolfe Herber, de la Rutgers University, ha prestado una colaboración inestimable en la preparación de esta serie y a él se debe el comentario editorial. asi como numerosas sugerencias sobre cada volumen. Finalmente, queremos tambi~n agradecer al Profesor M. Kasha. de la Florida State University. muchas sugerencias durante el período de planificación y la lectura de algunos manuscrit06. RUSSlll. JOIIhSI '<
Tallahassu, Florida Octubr~
de 1962
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Cn este libro t reo,altando sus aplic lo posible el desan de la tcrmodinámic y perfectamente po~ y explicar los fenó· cipios moleculares,. rablemcnte si los e termodinámicos. u energía y la entr<> energía y entropía que se enseña en u r (>(lo el matet semana~ a estudia• metría. propiedade supone que los alur de operaciones ma pequeño. Este trata el tratamiento más t> la razón de que de Helmholtz. que se considera en uno una aplicación de 1 frecuencia engorro: parte, se ha dedica la incerprctación d< función de propied¡
'rólogo del editor
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Prólogo
es para la enses resuellos. deta-
En C\te libro he tratado de presentar la termodinámica en una forma directa. re
istencia. Sin embargo. ocurre todo lo contrario. La gran solidez de la termodinámica consiste en que no utiliza teorías sutiles. y a veces poco realistas. sobre la estructura mo· lccular. Lo~ unicos conceptos y magnitudes que intervienen en termodinámica son las propiedades macro.eópicas de la materia, que se pueden medir experimental· mente. La termodinámica proporciona un cuerpo de doctrina que permite sistema· ti1ar. estudiar y relacionar estas propiedades. Esta es una de las talOnes de su importancia para la comprcn•ión del muodo fisico y de su utilidad para los alumnos que inician el e
que l>On fundamentalmente respon>ablcs del comportamiento de la materia. La primera de e\las magnotude~ es la energoa. )' la segunda. menos familiar. es la entropia. Decnnns que estas magni· tudes ""n fundamentalmente responsables del comportamiento de la materia debido a que el camino e\·enlual que siguen todos los acontecimientos fi>icos pueden rcsu· mirse mediante dos postulados. que constituyen el primero y segundo principios de term(xtinámica:CU· paremos esencialmente de la utilización de conceptos termodinámicos para la re~ loción de problemas quomicos; sin embargo. siempre que haya oca~ión. tralllremos de explicar las relaciones cualitathas entre termodinámica y e'iruclurd molc<:ular.ible de temperatura se puede efectuar variando lentamente la temperatura de los alrededores de forma que su temperatura difiera de la temperatura del sistema solamente en una cantidad infinitesimal dT. Esta diferencia infinitesimal de temperatura da lugar a que el sistema absorba una cantidad diferencial de calor dq,•• a toda!> las temperaturas comprendidas entre los valores inicial y finaL Para un cambio que transcurre a presión constante, combinando las definiciones de entropía y capacidad calorífica. se deduce
.plosiones 43-45 Tercer pnncip1o de termodinámica 74 Termómetros (Comparación) 8 Trabajo (C'onvencion de signos) 13. 17 (Definición) 12 (Dependencia de la presión externa) 16-17 (Dependencia del camino) 17-46-52 eléctrico 94-95 mecánico 12 presión-volumen 15 Trouton (Regla) 71 llnidadcs de energía 19 trabajo 19 Variables de estado 4 Variación de entalpía y reacciones químicas 25-26 conceptos fundamentales de masa, cantidad de movimiento, energía, lll'llllcnlo cinético y sus principios de conservación. En realidad, en el desarrollo del libro sirven de punto de partida y de tema central los expe•·i•uenlos de 1•hoque y los principios de conscrvnción. Manteniéndose dentro de este punto d e \"isla, la fuerza surge como concepto dinámico en el estudio de In cesión de can tidad d e movimiento durante los choques, y la est{Jtica del cuerpo rígido surge posteriormente como caso p~lrticular. 
