Termodinámica – Yunus A. Çengel, Michael A. Boles, Mehmet Kanoglu – 9na Edición

La termodinámica es una materia excitante y fascinante que trata sobre la energía, la cual es esencial para la conservación de la vida, además de que ha sido por mucho tiempo una parte fundamental de los programas de estudio de ingeniería en todo el mundo. Es una ciencia que tiene una amplia aplicación: desde los organismos microscópicos hasta los electrodomésticos, los vehículos de transporte, los sistemas de generación de energía eléctrica e incluso la filosofía. Este libro contiene material suficiente para dos cursos consecutivos de termodinámica; se presupone que los estudiantes poseen antecedentes sólidos en física y cálculo.

Esta obra está pensada para utilizarse como libro de texto por los estudiantes durante los últimos años de su licenciatura, así como por ingenieros como libro de referencia. Sus objetivos son:

• Cubrir los principios básicos de la termodinámica.
• Presentar una vasta cantidad de ejemplos reales de ingeniería con la finalidad de proporcionar al estudiante una idea de cómo se aplica la termodinámica en la práctica de la ingeniería.
• Desarrollar una comprensión intuitiva de la termodinámica haciendo énfasis en la física y en los argumentos físicos.
• Se desea sobre todo que este libro «mediante sus explicaciones claras sobre conceptos y el uso de numerosos ejemplos prácticos y figuras» ayude a los estudiantes a desarrollar las habilidades básicas para llenar el hueco que existe entre el conocimiento y la confianza para aplicar adecuadamente tal aprendizaje.

La filosofía que contribuyó a la enorme popularidad que gozaron las ediciones anteriores de esta obra se ha conservado intacta en esta nueva edición. En particular, el objetivo ha sido proporcionar un libro de ingeniería que:

• Llegue directamente y de una manera sencilla pero precisa a la mente de los futuros ingenieros.
• Conduzca a los estudiantes a una comprensión clara y un conocimiento sólido de los principios básicos de la termodinámica.
• Fomente el pensamiento creativo y el desarrollo de una comprensión más profunda y un conocimiento intuitivo sobre la materia.
• Sea leído por los estudiantes con interés y entusiasmo en vez de que solo se utilice como una ayuda en la resolución de problemas.

Se ha hecho un esfuerzo especial para fomentar la curiosidad natural de los lectores y ayudar a los estudiantes a explorar las diversas facetas del emocionante tema de la termodinámica. La respuesta entusiasta que hemos recibido por parte de los usuarios de ediciones anteriores «desde pequeñas escuelas hasta grandes universidades alrededor del mundo» y las continuas traducciones en nuevos lenguajes indican que nuestros objetivos se han alcanzado en buena parte.

En nuestra filosofía, creemos que la mejor forma de aprender es a través de la práctica; por lo tanto, se ha buscado a lo largo de todo el libro, reforzar el material que se presentó en ediciones anteriores. Anteriormente, los ingenieros pasaban una gran parte de su tiempo sustituyendo valores en las fórmulas y obteniendo resultados numéricos. Sin embargo, ahora la manipulación de fórmulas y el procesamiento de datos numéricos se dejan principalmente a las computadoras.

El ingeniero del mañana deberá tener una comprensión clara y conocimientos firmes sobre los principios básicos de modo que pueda entender incluso los problemas más complejos, formularlos e interpretar los resultados. Nos esforzamos por enfatizar estos principios básicos y además de ofrecer a los estudiantes un panorama del uso que se da a las compu tadoras en la práctica de la ingeniería. En todo el libro se utiliza el enfoque tradicional clásico o macroscópico, con argumentos microscópicos de apoyo. Este enfoque está más acorde con la intuición de los estudiantes y hace mucho más fácil el aprendizaje de la materia.

Lo Nuevo En Termodinámica 9na Edición

Se conservaron todas las características sobresalientes de las ediciones anteriores. Se modificó una gran cantidad de problemas al final de cada capítulo y muchos otros son nuevos. Asimismo, se reemplazaron varios de los ejemplos resueltos.

La primera ley de la termodinámica se presenta al principio del capítulo 2, «Energía, transferencia de energía y análisis general de energía». Este capítulo introductorio conforma el marco para establecer una comprensión general de las diferentes formas de la energía, los mecanismos para la transferencia de energía, el concepto de balance de energía, la economía termodinámica, la conversión de energía y la eficiencia de conversión, mediante el uso de escenarios familiares dentro de los que se incluyen formas de energía eléctrica y mecánica, principalmente.

Asimismo, en las primeras etapas del curso se exponen a los estudiantes algunas aplicaciones de la termodinámica en la vida real, lo que les ayuda a crear conciencia del valor económico de la energía. Vale señalar el énfasis en la utilización de energía renovable, como la eólica y la hidráulica, y el uso eficiente de los recursos existentes.

ÉNFASIS EN LA FÍSICA

Una característica distintiva de este libro es el énfasis en los aspectos físicos del tema, además de las representaciones y manipulaciones. Los autores tienen certeza de que el énfasis en la educación de licenciatura debe ser desarrollar un sentido de los mecanismos físicos subyacentes y un dominio de solución de problemas prácticos que es probablemente lo que un ingeniero va a encarar en el mundo real.

El desarrollo de una comprensión intuitiva en el transcurso del curso de termodinámica debe ser algo motivador y valioso para los estudiantes. Después de todo, los principios de estas ciencias se basan en ex periencias cotidianas y observaciones experimentales. A lo largo de la obra se usará un enfoque intuitivo más físico y con frecuencia se realizan similitudes entre el tema en cuestión y las experiencias diarias de los estudiantes, de modo que puedan relacionar la materia estudiada con lo que saben de antemano. El proceso de cocinar, por ejemplo, sirve como un excelente vehículo para demostrar los principios básicos de la termodinámica.

AUTOAPRENDIZAJE

El material del texto se presenta en un nivel de complejidad tal que un estudiante promedio pueda seguir sin problema. Se dirige a los estudiantes, no por encima de ellos; de hecho, se presta para el autoaprendizaje. La secuencia de la cobertura del material va de lo simple a lo general. Es decir, comienza con el caso más simple y agrega complejidad de forma gradual. De esta manera los conceptos básicos se aplican repetidamente a sistemas distintos, por lo que los estudiantes adquieren un dominio de cómo aplicar los principios en lugar de cómo simplificar una fórmula general. Al observar que los principios de la ciencia se basan en observaciones experimentales, todas las deducciones que se presentan en este libro se basan en argumentos físicos, por lo tanto son fáciles de seguir y comprender.

AMPLIO USO DE IMÁGENES

Las figuras son instrumentos importantes para el aprendizaje y permiten a los estudiantes «darse una idea general». En el texto se hace un uso eficiente de los gráficos. Además, se han mejorado una gran cantidad de figuras para volverlas tridimensionales y, por lo tanto, más realistas. Las figuras atraen la atención y estimulan la curiosidad y el interés. La mayoría de las figuras sirven como un medio para enfatizar conceptos importantes que de otra forma pasarían inadvertidos, mientras que otras se utilizan como resúmenes de párrafos.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Y RESÚMENES

Los capítulos comienzan con una descripción general del material que se estudiará y con los objetivos de aprendizaje específicos. Al final de cada capítulo se incluye un resumen que proporciona una revisión rápida de los conceptos básicos y relaciones importantes enfatizando la importancia del material.

NUMEROSOS EJEMPLOS RESUELTOS CON UN PROCEDIMIENTO SISTEMÁTICO PARA SOLUCIONARLOS

Cada capítulo contiene varios ejemplos resueltos que esclarecen el material e ilustran el uso de los principios básicos. En la resolución de los problemas de ejemplo se utilizó un enfoque intuitivo y sistemático en un estilo conversacional informal. En primer término, se enuncia el problema y se identifican los objetivos. Después, se establecen las suposiciones junto con sus justificaciones. En forma separada, se enlistan las propiedades necesarias para resolver el problema, si así lo amerita.

Se utilizan valores numéricos en conjunto con sus unidades para enfatizar que si los primeros carecen de las segundas no tienen ningún significado, y que la manipulación de éstas es tan importante como la manipulación de aquéllos mediante el uso de la calculadora. Una vez que se llega a la solución, se analiza el significado del valor que se obtuvo. Este método se utiliza también de manera consistente en las resoluciones que se presentan en el manual de respuestas del profesor.

UNA GRAN CANTIDAD DE PROBLEMAS REALES AL FINAL DE CADA CAPÍTULO

Los problemas que se incluyen al final de cada capítulo están agrupados bajo temas específicos a fin de hacer que su selección sea más fácil tanto para el profesor como para el estudiante. En cada grupo de problemas se encuentran Preguntas de concepto, indicadas con la letra «C», para verificar el nivel de comprensión del estudiante sobre conceptos básicos. Los problemas que se agrupan en el apartado Problemas de repaso son de naturaleza más completa y no están relacionados directamente con alguna sección específica de determinado capítulo (en algunos casos requieren la revisión del material que se aprendió en los capítulos anteriores).

Los del apartado Diseño y ensayo tienen como objetivo alentar a los estudiantes a elaborar juicios sobre ingeniería, conducir la investigación independiente de temas de interés y comunicar sus descubrimientos de manera profesional. Los problemas identificados con la letra «E» están en unidades inglesas, por lo que los usuarios del SI pueden ignorarlos. Los problemas con el icono son de naturaleza muy detallada y están diseñados para ser resueltos con una computadora y un software apropiado. Varios problemas relacionados con la economía y la seguridad se incorporan a lo largo del libro para reforzar, entre los estudiantes de ingeniería, la conciencia acerca del costo y la seguridad. Las respuestas a algunos problemas seleccionados se enumeran inmediatamente después de la descripción de los mismos para mayor comodidad.

Además, con el fin de preparar a los estudiantes para el examen sobre fundamentos de ingeniería (que cada vez cobra mayor importancia en el criterio de selección del ABET 2000) y para facilitar los exámenes de opción múltiple, se incluyeron más de 200 problemas de opción múltiple en los diferentes apartados de los problemas que se hallan al final de cada capítulo.

Dichos problemas están identificados bajo el título Problemas para el examen de fundamentos de ingeniería (FI) a fin de que sean reconocibles fácilmente. El objetivo de estos problemas es verificar la comprensión de los fundamentos y ayudar a los lectores a evitar que incurran en errores comunes.