Entendiendo la Termodinámica.
Todo ingeniero químico sabe que la termodinámica es parte importante de nuestra profesión. Sin embargo, creo que de igual forma, somos muchos los que salimos del curso de termodinámica rascándonos la cabeza y haciendonos la pregunta: Bueno, despues de todo, que rayos es realmente la entropía y como demonios se utiliza?
Para hacer más accesibles los conceptos e ideas de la termodinámica en nuestra profesión, estoy preparando un texto. Además de consultar algunas fuentes comunes en la literatura y en la red, me gustaría conocer la opinión tanto de estudiantes como de profesionistas. Cualquier punto de vista serio es bienvenido. Les agradecería que por favor contestaran las siguientes preguntas con respecto a conceptos como entalpía, entropía, energía libre, etc.
1. Tienes un entendimiento razonablemente aceptable de la ciencia de la termodinámica? Qué se te complica?
2. Sabes exáctamente cuáles son las aplicaciones de la termodinámica en la Ingeniería Química?
3. En tu ejercicio profesional, has utilizado la termodinámica?
Por ayudarme en la preparación de este trabajo, de antemano les doy las gracias.
Primeramente quisiera
Primeramente quisiera aclarar que soy muy partidario de usar gran cantidad de elementos visuales, como diagramas, graficas etc.
Habiendo estudiado termodinamica y fisica aproximadamente al mismo tiempo, me parecia muy notable el contraste didactico entre los libros de fisica clasica y termodinamica clasica.
En fisica con saber un poco de calculo vectorial bastaba para entender casi todo. En termodinamica la cuestion era mayormente ecuaciones a derivadas parciales, mas dificil de digerir, se usan herramientas matematicas que no se ensenian en detalle al alumno. (Segun Tester& Modell esto se debe a ciertas limitaciones existentes en la epoca de J.W.Gibbs cuando se desarrollo la teoria)
Creo que la dificultad de enseniar termodinamica viene porque abarca varios niveles de abstraccion (desde las variables directamente medibles P,V,T,n hasta las mas abstractas que derivan de estas (En. libre, potencial quimico, fugacidad, etc.), que son mas utiles en ciertos problemas).
Para ir de lo concreto a lo abstracto, el alumno no esta demasiado familiarizado con los metodos matematicos que se usan.
Algo similar ocurre con el tema de fenomenos de transporte, por ejemplo se supone uno debe dominar las operaciones con tensores antes de estudiar mecanica de fluidos, por ejemplo para entender que son los esfuerzos. Esto no ocurre en la practica.
Mi recomendacion seria, entonces, usar la solucion que usan el los libros de transporte (BSL, Deen, Slattery), o sea: Tener apendices con el aparato matematico necesario, explicado en forma bien detallada, y el alumno los aprende a medida que se necesitan.
Otra recomendacion seria usar diagramas que representen el flujo de informacion. Por ejemplo si tengo datos sobre variables x,y,z (Por ejmeplo de experimentos o una ecuacion de estado, o una correlacion). Haciendo tales y tales derivadas parciales obtengo las variables z,u,v,w. Esto puede graficarse como un mapa que nos permite ir de una a la otra. A veces hay varias etapas, y se hace facil de visualizar en un mapa de estas caracteristicas.
Hola Emilo. Creo que tienes
Hola Emilo. Creo que tienes muchas razón en varios aspectos. La textos de termodinámica en ocasiones son confusos en cuanto a la notación matemática que utilizan. Por ejemplo, Las diferenciales de calor y trabajo se acostumbran a denotar con la delta griega, y la explicación que se da es que "estas no son exáctamente diferenciales". Creo que se refieren a los conceptos reversibilidad e irreversibilidad, pero puesto que la diferencial con la delta griega no tienen expliación en ningún texto matemático que yo conozca, ahí empiezan los problemas. Otro ejemplo menos confuso, es que en termodinámica las diferenciales parciales se suelen denotar con un subíndice afuera de unos paréntesis, y el subíndice indica la variable que permanece constante (temperatura, volumen, presión) cuando matemáticamente hablando, ésto es obvio. En una derivación parcial, todas las demás variables que no es con respecto a la que se deriva es necesariamente constante. Es en la termodinámica donde he encontrado ideas más confusas en cuanto a la notación matemática. Gracias por tu opinión.
estoy totalmente de acuerdo
estoy totalmente de acuerdo que es de importancia capital para un ingeniero quimico saber de termodinamica en el momento estoy cursando 5 semestre y acabe dos cursos de termodinamica y mi opinion es que al comienzo resulta facil aprender los conceptos basicos cuando a penas se aborda la primera ley pero cuando llega clausius y carnot el asunto no pinta bien ;la energia es un concepto casi que inherente a la actividad diaria cualquier persona lo domina aunque la verdad creo que nadie puede definirlo con presicion , sin embargo estoy de acuerdo que al abordar el tema de la entropia se debe realizar una buena contextualizacion es indispensable ejemplos diarios diagramas esquemas y demas ayudas entendiendo este tema la comprension de irreversibilidad energia libre y demas se facilita, aunque no merece menos respeto estos temas aun hoy me es dificil comprender conceptos como trabajo perdido aunque la energia se deba conservar etc.
tambien me gustaria mostrar que aunque en la mayoria de tratados que he visto de entropia esta se asocie a desorden y degradacion de energia ultimamente he estado en contacto con el trabajo de un fisico que gano el premio nobel de quimica creo que del 77 porque apartir de la segunda ley mostro como se puede dar la vida con ayuda de algo que se llama sistemas disipativos aunque posiblemente no se aplicable al ejercicio profesional pienso que puede ser un alisiente para mirar el tema de otra forma no solo como el caos al que nos dirigimos y buena suerte con el proyecto
Andrez27, gracias por tu
Andrez27, gracias por tu aportación a mi encuesta. Haz marcado un punto que considero importante al señalar que la primera y la segunda ley pueden parecer contradictorias cuando se trabaja el concepto de trabajo perdido. Aunque en realidad no existe tal contradicción, ya que el trabajo perdido es energía calorífica que no puede ser convertida en trabajo y entra dentro del balance global de energía. Así que la energía no se destruye, solamente se degrada.
Me parece interesante el trabajo de Físico que comentas, aunque suena un poco complejo y confuso. Te agradecería que citaras una referencia o link.
claro por supuesto el
claro por supuesto el concepto de trabajo perdido no viola de ninguna manera la primera ley pero en mi experiencia este concepto no se presenta de forma tan clara como para entenderlo en su totalidad respecto al otro tema pues la verdad si es algo complicado puesllega a ser mas abstracto que el mismo planteamiento segunda ley pero es muy interasante en el planteamiento cualitativo pues bibliografia en internet se encuentra mucho el nombre es ilya prigogine tambien el mismo escribio libros creo pero una con la que se puede empezar seria http://serbal.pntic.mec.es/~cmunoz11/mataix.pdf