Sinopsi
Detalles
Índex
Índex
Introducció
CAPÍTOL 1. Principi zero de la termodinàmica
Conceptes fonamentals
Sistema termodinàmic i medi exterior
Processos reversibles i irreversibles
Principi zero. Concepte de temperatura
Escala internacional de temperatures
Mètodes de mesurament de la temperatura.
CAPÍTOL 2. Primer principi de la termodinàmica
Treball termodinàmic
Coeficients tèrmics
Relacions entre derivades parcials
El primer principi de la termodinàmica.
L’energia interna
Definició de quantitat de calor
Calorimetria. Calors específiques i molars
CAPÍTOL 3. Gasos ideals
Gasos ideals. Equació tèrmica i energètica d’estat
Llei de Joule. Relació de Mayer
Processos adiabàtics. Processos politròpics
CAPÍTOL 4. Gasos reals
Gasos reals. Equació de van der Waals. Equació d’estat reduïda.
Llei dels estats corresponents
Altres equacions d’estat
El factor de compressibilitat. Corbes de compressibilitat generalitzada.
Concepte d’entalpia.
L’experiment de Joule-Kelvin. Corba d’inversió
Corba d’inversió de l’efecte Joule-Kelvin d’un gas de van der Waals.
CAPÍTOL 5. Termoquímica
Termoquímica. Calor de reacció a pressió constant i a volum constant
Estat de referència. Calor de formació d’un compost. Calor de combustió.
Llei de Hess.
Variació de la calor de reacció amb la temperatura: llei de Kirchhoff
CAPÍTOL 6. El cicle de Carnot
Equació energètica d’un fluid en règim estacionari
Les equacions energètiques: altres relacions entre derivades
El cicle de Carnot recorregut per un gas ideal. Suma de quantitats de calor reduïdes. Rendiment tèrmic.
Coeficient d’eficàcia frigorífica i calefactora
Esquemes de funcionament com a màquina tèrmica, frigorífica o calefactora
CAPÍTOL 7. Segon principi de la termodinàmica
El segon principi de la termodinàmica. Entropia
Enunciats de Kelvin-Planck i de Clausius.
Equivalència d’ambdós enunciats.
Conseqüències del segon principi. Teorema de Carnot.
Temperatura termodinàmica
CAPÍTOL 8. Concepte d’entropia
Desigualtat de Clausius. Concepte d’entropia.
Diagrama entròpic.
Entropia i irreversibilitat: criteri d’evolució i d’equilibri d’un sistema tancat i aïllat
CAPÍTOL 9. Càlcul d’increments d’entropia
Càlcul d’increments d’entropia. Exemples de càlcul en processos reversibles i irreversibles.
Entropia de mescla de gasos ideals inerts: teorema de Gibbs.
Producció d’entropia.
Interpretació estadística de l’entropia: probabilitat termodinàmica.
Relació de Boltzmann.
CAPÍTOL 10. Aplicacions dels principis de la termodinàmica
Aplicacions del primer i segon principis de la termodinàmica.
Equacions fonamentals
Deducció de les equacions termodinàmiques d’estat
Les sis derivades parcials de l’entropia.
Càlcul de la diferència Cp - Cv per a un sistema qualsevol
Les equacions T.dS en forma canònica.
CAPÍTOL 11. Els potencials termodinàmics
Els potencials termodinàmics. L’energia lliure o funció de Helmholtz.
L’entalpia lliure o funció de Gibbs
Criteris d’evolució i d’equilibri en els sistemes tancats a pressió (o volum) i temperatura constants.
Relacions de Maxwell.
Diagrama mnemotècnic de Born.
L’equació de Gibbs-Helmholtz.
CAPÍTOL 12. Termodinàmica dels sistemes especials
Termodinàmica dels sistemes especials. Analogia amb els sistemes PVT.
Fil tens.
Tensió superficial.
Termodinàmica del paramagnetisme.
Imantació isotèrmica i desimantació adiabàtica. Llei de Curie.
Efecte magnetocalòric.
Termodinàmica de la radiació tèrmica
CAPÍTOL 13. Propietats molars parcials
Propietats molars parcials. Teorema d’Euler. Equació fonamental.
Equació de Gibbs-Duhem.
Significat físic de les propietats molars parcials.
Propietats molars aparents.
Determinació de propietats molars parcials
CAPÍTOL 14. Propietats tèrmiques molars parcials
Propietats tèrmiques molars parcials. Entalpies molars parcials relatives. Calor integral de dissolució.
Calors diferencials de dissolució i de dilució
Calor integral de dilució
Entalpies molars aparents
Calors molars parcials i calors molars aparents
CAPÍTOL 15. Potencial químic
Potencial químic d’un component en una dissolució. Equacions de Gibbs.
Equació de Margules.
Criteris d’equilibri i d’evolució en sistemes oberts.
Condició d’equilibri de fases d’un sistema heterogeni.
Teorema de Gibbs
La regla de les fases de Gibbs.
Aplicació a un sistema d’un component.
Aplicació a un sistema de dos components.
Punt d’eutèxia. Equació de solubilitat.
Diagrames de solidificació
CAPÍTOL 16. Termodinàmica de les reaccions químiques
Grau d’avanç i velocitat de reacció.
Equilibri químic en sistemes gasosos. Condició general: equació de la isoterma de reacció.
Entalpia lliure estàndard i constant d’equilibri.
Variació de la constant d’equilibri amb la temperatura: equació de van’t Hoff
CAPÍTOL 17. Fugacitat dels gasos
Fugacitat d’un gas pur.
Determinació de la fugacitat d’un gas pur
Diagrama de fugacitat generalitzada.
Fugacitat en mescles de gasos reals: regla de Lewis-Randall.
CAPÍTOL 18. Tercer principi de la termodinàmica
Tercer principi de la termodinàmica
Teorema de la calor de Nerst i enunciat de Nernst-Planck.
Inaccessibilitat del zero absolut.
Conseqüències del tercer principi.
Entropies molars absolutes
Comprovació del tercer principi
CAPÍTOL 19. L’equació de Clapeyron
Equilibri de fases en sistemes d’un component: equació de Clapeyron
Integració de l’equació de Clapeyron
Canvis de fase d’ordre superior. Equacions d’Ehrenfest.
Transicions ë.
Diagrama de fases de l’heli a baixes temperatures.
CAPÍTOL 20. Termodinàmica de les piles reversibles
Termodinàmica de les piles reversibles. Condició de reversibilitat
Treball elèctric i increment d’entalpia lliure.
Càlcul de magnituds termodinàmiques a partir de mesuraments de f.e.m
CAPÍTOL 21. Propietats col·ligatives
Dissolucions ideals: llei de Raoult. Tonometria
Funcions termodinàmiques de mescla.
Dissolucions reals: llei de Henry.
Ebullioscòpia. Crioscòpia
Pressió osmòtica: equació de van’t Hoff.
CAPÍTOL 22. Aplicacions tècniques
Màquines tèrmiques
Propietats del vapor d’aigua
Màquines de vapor: el cicle de Carnot i el cicle de Rankine.
Diagrama de Mollier.
Cicles de gas. Cicle d’Otto. Cicle de Diesel.
Altres cicles.
Màquines frigorífiques i bombes de calor.
Liquació de gasos
CAPÍTOL 23. Conductivitat calorífica
Propagació de la calor.
Conducció. Llei de Fourier
Llei d’Ohm de la conductivitat: resistència tèrmica
Llei de Wiedemann-Franz: nombre de Lorenz
Conductivitat en medis anisòtrops
Equació general. Difusivitat tèrmica. Equacions de Laplace i de Poisson
Problemes de conducció en règim estacionari
CAPÍTOL 24. Radiació tèrmica
Radiació tèrmica
Poder emissiu. Densitat d’energia radiant. Cos negre.
Emissivitat d’una superfície
Equilibri de radiació: llei de Kirchhoff.
Llei de Planck
Llei de Stefan-Boltzmann
Llei de Wien
CAPÍTOL 25. Termodinàmica de l’atmosfera
Radiació solar
Característiques físiques de l’aire atmosfèric
Gradient vertical de temperatura. Fórmula baromètrica.
Refredament de l’aire per elevació. Gradient adiabàtic de l’aire sec
Estabilitat i inestabilitat atmosfèrica.
Temperatura potencial de l’aire sec. Entropia de l’aire atmosfèric
Humitat atmosfèrica: índexs d’humitat. Diagrama psicromètric
Teoria del psicròmetre.
Condicionament de l’aire
BIBLIOGRAFIA
