Termodinámica

Termodinámica
Introducción a las teorías físicas
de la termostática del equilibrio
y de la termodinámica irreversible

HERBERT B. CALLEN
Profesor de Física
Unicersidad de Pensilvania

CUCEI
CID

Editorial AC, libros científicos y técnicos
Madrid

Prólogo

Al escribir este libro he renunciado al desarrollo inductivo convencional de
la termodinámica a favor de un planteamientobasado en postulados, que considero más directo y lógicamente sencillo. No he intentado formular el conjunto
de postulados mínimo o más económico lógicamente, sino más bien seleccionarlos
de forma que puedan resultar razonables e intuitivos. Con el fin de justificar los
postulados, en un apéndice se hace una discusión estadística cualitativa elemental
y se recurre en algunos casos aobservaciones experimentales, pero el espíritu de
este enfoque es que los postulados se justifican mejor por un buen resultado a posteriori de la teoría que por argumentos a priori.
El planteamiento sobre postulados que he adoptado fue concebido por el profesor Laszlo Tisza del Instituto Tecnológico de Massachusetts, y la influencia
de su doctrina se refleja a lo largo de esta obra. La responsabilidaden cuanto a la
forma específica del desarrollo y la presentación es. por supuesto, totalmente mía.
Todas y cada una de las materias clásicas de la fisica fueron desarrolladas originalmente por inducción directa a partir de la observación experimental. Los
desarrollos inductivos de la mecánica y de la teoría electromagnética condujeron
subsiguientemente a nuevas formulaciones sobre postuladosque son más elegantes,
abstractas y concisas. La formulación de Newton de la mecánica condujo a las
formulaciones de Lagrange y de Hamilton. de la misma forma que la ley de Coulomb
y la regla de Ampere llevaron a las ecuaciones de Maxwell.
Las finalidades buscadas al apelar a formulaciones abstractas han sido varias.
En primer lugar, los postulados concisos exhiben más explícitamente laconsistencia interna de la estructura lógica. Además, después de una experiencia suficiente
con los postulados abstractos, resulta posible realmente llegar a una comprensión
e intuición más profundas que sobre la base de la teoría elemental. Y, por último,
las formulaciones abstractas frecuentemente sugieren y permiten llevar a la práctica importantes extensiones y generalizaciones de la teoría,del mismo modo que
el desarrollo de la mecánica cuántica se vio facilitado por la formulación de Hamilton de la mecánica clásica.
Es un hecho notable que la termodinámica sea la última de las grandes teorías
clásicas que ha sufrido una reformulación mediante postulados. Las razones de

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Prólogo

esta demora residen en el carácter científico del período durante el cual latermodinámica experimentó su mayor desarrollo. A finales de siglo, la teoría molecular
de la materia estaba en tela de juicio. y se mantenían serias dudas acerca de su
veracidad absoluta. Por esta razón, se consideró más adecuado mantener las bases
de la termodinámica tan ligadas como fuese posible a las observaciones experimentales macroscópicas. La teoria molecular ha fructificado después en la teoríacuantica y no podemos continuar mirándola con desconfianza. La mecánica estadística ha sido liberada de las contradicciones y los artificios que necesariamente
aparecieron al intentar acomodar la dinámica atómica dentro de un molde clásico.
De hecho, la situación se ha invertido de tal modo que actualmente consideramos
que la mecánica cuántica y la mecánica estadística cuántica son más fiablesque
nuestras ciencias macroscópicas. Y aunque sigue siendo deseable preservar la
termodinámica como una disciplina macroscópica completa, autónoma y distinta
de la mecánica estadística, es sin embargo conveniente modelarla de tal modo
que sus postulados básicos sean aquellos que estén más directamente relacionados
con sus fundamentos mecánico-estadísticos últimos.
La formulación de la...