Descripción

Un curso introductorio de balance de materia y energía tradicionalmente desempeña varias funciones importantes en el plan de estudios de ingeniería química. En el nivel más obvio, prepara al estudiante para formular y resolver balances de materia y energía en sistemas de procesos químicos y sienta las bases para cursos posteriores en termodinámica, fenómenos de transporte, procesos de separación, cinética y diseño de reactores, y dinámica y control de procesos.

Más fundamentalmente, introduce el enfoque de ingeniería para resolver problemas relacionados con procesos: dividir un proceso en sus componentes, establecer las relaciones entre las variables de proceso conocidas y desconocidas, reunir la información necesaria para resolver las incógnitas usando una combinación de experimentación, empirismo y la aplicación de las leyes naturales y, finalmente, unir las piezas para obtener la solución del problema deseado. En este libro hemos tratado de cumplir con cada una de estas funciones.

Además, reconociendo que el curso de balance de materia y energía es a menudo el primer encuentro real de los estudiantes con lo que creen que puede ser su profesión elegida, hemos intentado proporcionar en el texto una introducción realista, informativa y positiva a la práctica de la ingeniería química. . En el primer capítulo examinamos campos en los que han ingresado recién graduados en ingeniería química y describimos la variedad de problemas de investigación, diseño y producción que podrían enfrentar.

En el resto del libro desarrollamos sistemáticamente la estructura del análisis de procesos elementales: definiciones, medición y cálculo de las variables del proceso, leyes de conservación y relaciones termodinámicas que gobiernan el desempeño de los procesos, y propiedades físicas de los materiales del proceso que deben determinarse para diseñar un nuevo proceso o analizar y mejorar uno existente. El proceso químico constituye el marco para la presentación de todo el material del texto.

Cuando incorporamos conceptos de la química física como la presión de vapor, la solubilidad y la capacidad calorífica, los presentamos como cantidades cuyos valores se requieren para determinar las variables del proceso o para realizar cálculos de balance de materia y energía en un proceso. Cuando discutimos las hojas de cálculo y las técnicas computacionales, las presentamos sobre la misma base de necesidad de saber en el contexto del análisis de procesos.

No ha sucedido mucho con las leyes de conservación de la masa y la energía o los principios básicos de la química física desde que apareció la edición más reciente de Principios elementales hace una década, por lo que los instructores que usaron la tercera edición del libro verán algunos cambios en el capítulo. Textos, pero no serán dramáticos. La mayor diferencia está en los problemas, que reflejan la ampliación del alcance de la ingeniería química durante la vigencia de este libro, desde casi exclusivamente la química industrial y la petroquímica hasta las aplicaciones biomédicas, bioquímicas, bimoleculares, ambientales, energéticas, de materiales y de seguridad. Hay alrededor de 350 problemas de fin de capítulo nuevos y revisados en esta edición, muchos de los cuales abordan esas diversas áreas.

Además, se ha ensamblado un conjunto completamente nuevo de recursos para estudiantes e instructores, incluida una herramienta basada en hojas de cálculo que elimina gran parte de la monotonía de los cálculos de rutina que requieren grandes gastos de tiempo y tienen poco valor educativo. Los dos autores de las tres primeras ediciones reconocen con gratitud las contribuciones de colegas y estudiantes desde el momento en que se comenzó a trabajar en el libro.

Nuestro agradecimiento a Dick Seagrave ya los difuntos profesores John Stevens y David Marsland, quienes leyeron el primer borrador de la primera edición y ofrecieron muchas sugerencias para mejorarla, nuestro jefe de departamento, el difunto Jim Ferrell, quien nos brindó un estímulo invaluable cuando nos lanzamos descaradamente $algunos dirían, tontamente$ al libro en nuestro tercer año como miembros de la facultad, y nuestros colegas de todo el mundo que nos ayudaron a preparar problemas y estudios de casos y sugirieron mejoras para cada edición sucesiva. Levantamos nuestras copas por los estudiantes de la oferta de otoño de 1973 de CHE 205 en N.C. State, que tuvieron la mala suerte de obtener el primer borrador como texto del curso. También agradecemos a los estudiantes de pregrado y posgrado de N.C. State que ayudaron a preparar los manuales de solución, y a los muchos estudiantes de N.C. State y Georgia Tech que se tomaron la molestia de señalar los errores en el texto. Sabemos que lo hicieron por un sentido de responsabilidad profesional y no solo para cobrar los dólares. Los tres autores de esta edición agradecen a nuestros colegas que contribuyeron con ideas para los problemas de final de capítulo en áreas de especialización muy alejadas de la nuestra, cuyos nombres se mencionan en las notas al pie.