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FACULTAD DE INGENIERIA
RED NACIONAL UNIVERSITARIA
WORK PAPER GENERICO
Facultad de Ingeniería
Ingeniería Petrolera
TERCER SEMESTRE
Gestión Académica I/2017
FACULTAD DE INGENIERIA
UDABOL
UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA
Acreditada como PLENA mediante R. M. 288/01
VISION DE LA UNIVERSIDAD
Ser la Universidad líder en calidad educativa.
MISION DE LA UNIVERSIDAD
Desarrollar la Educación Superior Universitaria con calidad y competitividad al servicio de
la sociedad.
2
FACULTAD DE INGENIERIA
1.- INTRODUCCION
El estudio de la fisicoquímica permitirá al estudiante vincular los conceptos propios de la materia con el entorno del mundo
q nos rodea. Para conseguir esto se procederá a realizar problemas con temas específicos para para poder relacionar con
temas vinculados al entorno, done se hara lo posible aplicando ejercicios, ejemplos, para conectar las ideas fundamentales
que son familiares a los estudiantes.
1.1.- Datos Generales
Asignatura:
Fisicoquímica
Código: QMC – 206
Requisito:
QMC – 200
Carga Horaria: 100
Créditos:
10
Número de horas por semana: 4,5
Numero de semanas por semestre: 20
GRUPO B: Horario: JU 12:50:0-15:55, V 10:35 – 12:50, 14:20:00-15:55
GRUPO C: Horario: MI 14:20:00 - 15:55:00", JU 14:20:0-15:55, V 14:20:00-15:55
Aula: A-1
Docente: CARLA LILIANA PEREZ VILLARROEL
Correo: [email protected]
1.-2.- Objetivo.
Valorar los fundamentos y la interpretación Fisicoquímica de las propiedades y comportamiento de los
materiales como de las reacciones químicas a partir de conceptos relativos a la termodinámica con un criterio
científico para resolver y predecir la conducta de las sustancias en situaciones problémicas, mediante la
comprensión de los mecanismos físicos que actúan
 Evaluar termodinámicamente la espontaneidad en procesos físicos y químicos mediante cálculos fisicoquímicos,
a través de las diferentes informaciones termodinámicas ya tabuladas de los cambios físicos y químicos de
materiales puros y mezclas simples, particularmente en gases, para interpretar los cambios de estado y sus
consecuencias que producen en la materia y aplicables a variados procesos


Aplicar los métodos físicos al estudio de sistemas químicos tanto microscópicamente desde el punto de vista
molecular, como macroscópicamente desde el conocimiento teórico y manejo de propiedades de los materiales así
como en el cálculo termodinámico para establecer condiciones de sustancias o sus reacciones químicas

Referirse al equilibrio químico en función de las leyes termodinámicas para reacciones químicas y mezclas,
particularmente para soluciones en sus distintas condiciones

Aprovechar los diagramas de fases para interpretar el proceso de la destilación, termodinámicamente.

Describir y comprender los sistemas electroquímicos en su aplicación termodinámica

Relacionar los fenómenos superficiales en el estado líquido y soluciones a través de sus manifestaciones
fisicoquímicas
1.3.- Contenidos Académicos.
UNIDAD I:
TEMA1:
PROPIEDADES DE LOS GASES REALES
Ecuaciones de Estado
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1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
TEMA2:
Introducción a la Fisicoquímica
Propiedades empíricas de los Gases
Ley de los Gases Ideales
1.3.1 Ley de Boyle
1.3.2 Ley de Charles
1.3.3 Ley de Gay Luzca
1.3.4 Ley combinada
1.3.5 Ecuación de estado
Ley de Dalton
Ley de la difusión de Graham
Ecuación de Van der Waals y otras ecuaciones cúbicas
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
Desviaciones del Comportamiento Ideal (Gases Reales)
2.1.1 Desviaciones reales
2.1.2 Desviaciones aparentes
Implicaciones de la ecuación de Van der Waals
Continuidad de los Estados
Estado Crítico
Ley de los estados Correspondientes
2.5.1 Dieterici
2.5.2 Berthelot
2.5.3 Virial
2.5.4 Beatty Bridgeman
2.5.5 Readlich Kwong
UNIDAD II: TERMODINÁMICA
TEMA3:
Ley cero de la termodinámica
3.1
3.2
3.3
TEMA4:
Calor y temperatura
Ley cero de la Termodinámica
Escalas de temperatura
3.3.1 Relativas
3.3.2 Absolutas
Primera Ley de la Termodinámica
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
Concepto de energía y la primera ley
Tipos de energía
Sistemas: aislados, abiertos y cerrados
Trabajo y calor
Trabajo de Expansión y Trabajo Compresión
Transformaciones Reversibles e Irreversibles
4
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4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
TEMA5:
Aplicación a la 1° Ley de la Termodinámica. Termoquímica
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
TEMA6:
Entalpía de Formación y Combustión
Reacciones de Formación y Combustión
Determinación de los Calores de Formación: calorimetría
Ley de Hess: Secuencia de reacciones
Calores de Reacción a Volumen y presión Constante
Dependencia de la Entalpía de Reacción con la Temperatura
Temperatura de Llama Adiabática
Entalpías de Enlace
Mediciones Calorimétricas
Segunda Ley de la Termodinámica
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
TEMA7:
Propiedades de la energía
Transformaciones a:
4.8.1
Volumen Constante
4.8.2
Presión Constante
4.8.3
Adiabáticas
4.8.4
Isotérmicas
Capacidades caloríficas a V y P constantes
Experiencias de Joule –Thompson
Relación entre Cp y Cv
Introducción a la Segunda Ley de la Termodinámica
Ciclo de Carnot.
Segunda Ley de la Termodinámica
Características de Ciclos Reversibles e irreversibles
Máquina de Movimiento Perpétuo
Máquinas Térmicas
6.6.1
Eficiencia
6.6.2
Rendimiento
Ciclo de Carnot con un Gas Ideal
Refrigerador de Carnot
Tercera Ley de la Termodinámica
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
Definición de Entropía
Desigualdad de Clausius
Cambios de Entropía
7.3.1
En transformaciones Isotérmicas
7.3.2
En relación a otras propiedades del sistema: P, V, T
7.3.2
La entropía en Función de la Temperatura y el Volumen.
7.3.3
La entropía en Función de la Temperatura y la Presión
7.3.4
En gases ideales
Tercera Ley de la Termodinámica
Cambios de Entropía en Gases, Sólidos y Líquidos
Cambios de Entropía en Sistemas Reaccionantes
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7.7
Entropía y Probabilidad
UNIDAD III: EQUILIBRIO QUÍMICO
TEMA8:
Equilibrio y espontaneidad
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
8.6
TEMA9:
Equilibrio químico
Condiciones de Equilibrio Químico y Espontaneidad Bajo Restricciones
Trabajo eléctrico y celdas electroquímicas
Ecuaciones Fundamentales de la Termodinámica
8.3.1 Funciones de Helmholtz
8.3.2 Funciones de Gibbs
Energía Libre de Gibbs
Dependencia de la energía libre de Gibbs con la Temperatura
Mezclas en equilibrio
9.1
9.2
9.3
9.4
Sistemas de Composición Variable
9.1.1 Potenciales Químicos
9.1.2 Energía libre y Entropía de Mezclas
9.1.3 Equilibrio Químico en una Mezcla de Gases Ideales
Constantes de Equilibrio Químico
9.1.4 Energías Libres Estandar de Formación
9.1.5 Dependencia de la Constante de Equilibrio con la Temperatura
9.1.6 Equilibrio entre Gases Ideales y Fases Condensadas Puras
Principio de Le Chatelier
Ecuación Gibas-Duhem
TEMA10: Equilibrio de fases en sistemas simples
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
Transformaciones físicas
Diagrama de las fases
10.2.1 Equilibrio sólido – líquido
10.2.2 Equilibrio sólido – vapor
10.2.3 Equilibrio líquido - vapor
Regla de las fases
Estabilidad de las fases en sustancias simples
Ecuación de Clapeyron
TEMA11: Equilibrio en las soluciones
11.1
11.2
11.3
11.4
Solubilidad
Clasificación de soluciones
La solución ideal
Propiedades coligativas de las disoluciones: Presión de vapor, punto de ebullición, punto de
congelación, presión osmótica
6
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11.5
11.6
11.7
11.8
11.9
Potencial químico, constante de equilibrio, calor y entropía de mezclado en:
11.5.1 Soluciones ideales
11.5.2 Soluciones binarias
11.5.3 Soluciones diluidas
11.5.4 Soluciones concentradas
11.5.5 Soluciones reales
11.5.6 Soluciones electrolíticas
Ley de Henry
Ley de Raoult
Mezcla de líquidos volátiles: Azeótropos
Destilación binaria y multicomponentes
TEMA12: Soluciones reales y electrolíticas
12.1
12.2
12.3
12.4
12.5
12.6
12.7
12.8
12.9
12.10
Coeficientes de actividad en sistemas no ideales
Teoría de Debye Huckel y las soluciones iónicas
El equilibrio en soluciones de electrolitos
La termodinámica en Sistemas electroquímicos
Celdas galvánicas, celdas electrolíticas, electrodos
Diagramas y potencial de celda
El potencial normal de la reacción química de celda: FEM (ecuación termodinámica: de
Nernst) y el potencial normal de electrodo
Aplicaciones termodinámicas
Electroquímica: Corriente eléctrica, Conductividad eléctrica y Migración iónica
Transporte en las Soluciones: Fenómenos superficiales
2.- DESARROLLO
2.1.- Avance de contenidos, temas y fechas por examen parcial
PRIMER PARCIAL
2
AVANCE
CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA FISICOX
QUIMICA
GASES IDEALES.
X
3
4
5
GASES REALES
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
TERMOQUIMICA
6
SEGUNDO Y TERCER PRINCIPIO DE LA
TERMODINÁMICA.
1
PROCESUAL
WP1
06/03/2017
WP2
14/03/2017
SEGUNDO PARCIAL
FECHA
X
x
WP3
trabajo
20/03/2017
04/04/2017
x
trabajo
12/04/2017
PROCESUAL
2017-03
2017-03
X
WP4
7 ENERGIA LIBRE Y EQUILIBRIO
x
tra ba jo
04/04/17
8 ESTADO LIQUIDO
x
tra ba jo
12/04/17
9 DISOLUCIONES IDEALES
TERCER PARCIAL
AVANCE
20/03/17
x
WP4
2017-03
2017-03
2017-04
2017-04
2017-06
2017-05
2017-04
4/3/207
X
WP8
42814
10 DISOLUCIONES REALES
x
tra ba jo
42829
11 PROPIEDADES COLIGATIVAS
x
tra ba jo
42837
12 CINETICA QUÍMICA
2.2.- Metodología
Se utiliza el método participativo-activo de aprendizaje, que consiste en la exposición de los conceptos teóricos básicos, se
proporcionan ejemplos diversos de límite y continuidad, se calculan derivadas y sus aplicaciones al cálculo de valores
extremos, se resuelven ejemplos diversos sobre técnicas de integración, se resuelven problemas relativos al cálculo de
áreas y de volúmenes y se da ejemplos de superficies.
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2.3.- Evaluación
Los criterios que se usarán para la evaluación del curso:
En todos los parciales y examen final, se considera el mismo valor sobre 100% de la nota final. NF= (1P (40% Procesual +
60% Examen Parcial) + 2P (40% Procesual + 60% Examen Parcial) + EF (40% Procesual + 60% Examen Final))/3. La nota
procesual 1P = (NP1 + NP2+ NP3+ NP4)/4, sobre 40% y los parciales sobre 60% en sala (1P Primer parcial, NP1 Nota
procesual 1).
a)
b)
c)
d)
e)
Participación e intervención en las clases.
Asistencia obligatoria a clases.
Resolución de procesuales y presentación oportuna 40%
Nivel de conocimiento y / o aprendizaje, examen parcial y examen final 60%.
Interés y motivación por el curso.
2.4.- Bibliografía
Bibliografía básica:
 Castellan, Gilbert W. “Fisicoquímica”, Segunda edición Fondo educativo interamericano, México (1987)
Bibliografía complementaria:
 Atkins, P. W. Addison Wesley Longman, “Fisicoquímica”, Tercera edición Iberoamericana SA, Oxford University,
U.S.A. (1991)
 Levine, I.N. (1996). Fisicoquímica. 4ª Ed. Ed. Mc Graw Hill. Latinoamericana S.A., Colombia (1981)
 Maron y Pruton “fundamentos de fisicoquímica”; editoral Limusa (1980)
 Barrow, G.M. Química Física. 4ª Ed. Ed. Reverté. (1988).
 F. Daniela “Fisicoquímica Experimental” Ed. Mc Graw Hill (1999)
 Duffey G. “Fisicoquímica” Ed. Mc Graw Hill (1997)
 W.J. Moore “Physical Chemistry” Prentice Hall, Inc. New (2004)
 Bernard Levine“Problemas De Fisicoquímica” 5ª edición, Mcgraw-Hill / Interamericana De España, S.A
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3.- CONCLUSIÓN
Al concluir el avance de fisicoquimica el estudiante estará preparado y familiarizado con profundidad con los fundamentos
teóricos de la materia la cual las clases toricas van enlazadas con prácticas experimentales en laboratorio.
Con esto llevara al estudiante a desarrolarse a emprender investigación y tendra más experiencia en el área para tener
un buen desenvolvimiento en actividades químicas y formar también creatividad como herramiento de progreso.
Al realizar informes escritos en la materia permitirá estimular habilidades de lectio y de conocimeinto científico y también
promovera el trabajo individual y en grupo.
4.- GLOSARIO CONCEPTUAL CON LAS PALABRAS MÁS UTILIZADAS EN SU MATERIA
a) Cálculo Diferencial. - es una parte del análisis matemático que consiste en el estudio de cómo cambian las
funciones cuando sus variables cambian. El principal objeto de estudio en el cálculo diferencial es la derivada.
El estudio del cambio de una función es de especial interés para el cálculo diferencial, en concreto el caso en el
que el cambio de las variables es infinitesimal, esto es, cuando dicho cambio tiende a cero (se hace tan pequeño
como se desee). Y es que el cálculo diferencial se apoya constantemente en el concepto básico del límite. El paso
al límite es la principal herramienta que permite desarrollar la teoría del cálculo diferencial y la que lo diferencia
claramente del álgebra.
b) Cálculo Integral.- La integración es un concepto fundamen-tal del cálculo y del análisis matemático.
Básicamente una integral es una generalización de la suma de infinitos sumandos, infinitamente pequeños. Es la
antideribada que nos permite determinar las funciones primitivas de la cual deriva una función y como así las
familias de curvas.
El cálculo integral, encuadrado en el cálculo infinitesimal, es una rama de las matemáticas en el proceso de
integración o antiderivación. Es muy común en la ingeniería y en la ciencia también; se utiliza principalmente para
el cálculo de áreas y volúmenes de regiones y sólidos de revolución
c) Modelos matemáticos.- es uno de los tipos de modelos científicos que emplea algún tipo de formulismo
matemático para expresar relaciones, proposiciones sustantivas de hechos, variables, parámetros, entidades y
relaciones entre variables de las operaciones, para estudiar comportamientos de sistemas complejos ante
situaciones difíciles de observar en la realidad. El término modelización matemática es utilizado también en
diseño gráfico cuando se habla de modelos geométricos de los objetos en dos (2D) o tres dimensiones (3D).
d) Procesuales.- Trabajos prácticos que se realizan en la materia para la construcción del conocimiento en los
estudiantes, pueden ser workppaper, DIF, exámenes cortos, brigadas, trabajos de campo, etc. Tiene una
ponderación de 40% de la nota parcial.
e) Workpaper WP.- constituyen un instrumento rápido y eficaz de comunicación de los avances y resultados de una
investigación. La evaluación que desarrolla en la universidad beneficia a los estudiantes ya que permite mejorar y
corregir los trabajos de investigación para su posterior defensa en clases. Los Workppaer son informes,
borradores y otro tipo de trabajos cuya difusión esta restringida al ámbito de las organizaciones en las que se
habían producido. Los documentos pueden ser finales o sometidos a revisiones o actualizaciones. Son trabajos
que realizan considerando un tema de la materia, donde se quiere que el estudiante profundice el contenido a
través de la investigación. Son trabajos prácticos que se realizan en la materia para la construcción del
conocimiento en los estudiantes, dentro de la formación por competencias
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f)
DIF.- Un foro de Internet o en grupo, es un sitio de discusión online asincrónico donde las personas publican
mensajes alrededor de un tema, creando de esta forma un hilo de conversación jerárquico (thread en inglés).
Dicha aplicación suele estar organizada en categorías. Estos últimos foros son contenedores en los que se
pueden abrir nuevos temas de discusión en los que los usuarios de la web responderán con sus opiniones.
g) Trabajo de investigación, TI.- Un trabajo de investigación es un estudio acerca de un fenómeno o hecho, que
puede ser físico o social. Las principales conclusiones se exponen de manera ordenada en un documento. El
estudio se puede basar en documentos existentes y/o en encuestas y entrevistas. La preparación de un trabajo
escrito es considerada como una de las mejores maneras de aprender en profundidad acerca de un tema.
h).-
Normas APA 2017.- Un estilo sólido y coherente que nos ayuda a escanear rápidamente los artículos de los puntos
claves y conclusiones. Fomentan la divulgación completa de la información y nos permiten prescindir de las
distracciones de menor importancia.
Cuando usamos un estilo de redacción, se elimina la confusión utilizando una puntuación correcta para una
referencia o la forma adecuada para los números en texto. Esos elementos están codificados en las normas que
seguimos para una comunicación clara, lo que nos permite centrar nuestra energía intelectual sobre el fondo de
nuestra investigación (Prólogo, Manual de Publicación de la Asociación Americana de Psicología, 6ª ed.).
Utilizando las Normas APA; estas guías tienen breves y básicas explicaciones de su uso como ser: definir el
formato, realizar citas con las diversas fuentes (libros, revistas, artículos científicos, etc.), tipos de citas,
aprender a realizar la lista de referencias entre otros.
h) Calor: Es un flujo de energía que se produce entre cuerpos que se hallan a diferente temperatura.
i)
Pascal: Unidad de presión atmosférica del Sistema Internacional, de símbolo Pa, que equivale a la presión que
ejerce la fuerza de 1 newton sobre la superficie de 1 m2.
j)
sistema termodinámico es un segmento particular del universo limitado por una superficie real o imaginaria
donde se sitúa la materia estudiada.
k) Proceso: Mecanismo mediante el cual un sistema cambia de estado.
l)
Cambio de estado: En termodinámica, un sistema experimenta un cambio de estado siempre y cuando una o
más de una de las propiedades termodinámicas que definen el estado del sistema cambia sus valores. El término
“cambio de estado” no se debe confundir con el término “cambio de fase”.
m) Proceso reversible: Un proceso se llama reversible si ocurre como una sucesión de estados de equilibrio; el
proceso inverso no produciría modificación a los alrededores.
n) Irreversibilidad: Se dice que una transformación es irreversible cuando es imposible anular sus efectos en el
sistema y en los alrededores.
o) Proceso cíclico: Se caracteriza porque el estado final es el mismo que el estado inicial. En un proceso cíclico, el
cambio de cualquier función de estado es cero: 0 = ΔT = Δp = ΔV = ΔU.= ΔH.
p) Temperatura: Propiedad termodinámica cuyo valor numérico establece cuando dos o más sistemas se
encuentran en equilibrio térmico.
q) Energía interna: Es una función de estado cuya diferencial es igual al trabajo intercambiado con los alrededores
durante un proceso adiabático.
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r)
Calor latente: Es la cantidad de calor absorbida o liberada por una sustancia durante un cambio de fase. Como
una transición de fase ocurre a temperatura y presión constantes, es más conveniente referirse a la entalpía de la
transformación, en lugar de usar el viejo, poético pero obsoleto término de calor latente.
s) Exotérmico: Del griego εξω, afuera, y θερμοω, calentar. Se dice de una transformación en la cual el sistema libera
calor a los alrededores. Si la transformación ocurre a presión constante, ΔH < 0; si ésta ocurre a volumen
constante, ΔU < 0. Si el sistema sufre una transformación exotérmica y adiabática, su temperatura aumenta.
t)
Endotérmico: Del griego ενδον, adentro y θερμοω, calentar. Se refiere a una transformación en la cual el sistema
recibe calor de los alrededores: Q > 0. Cuando la transformación ocurre a presión constante: ΔH > 0; a volumen
constante: ΔU > 0. Si los alrededores no suministran calor, la transformación endotérmica produce una
disminución en la temperatura del sistema.
u) Trabajo: Desde el punto de vista físico, se lleva a cabo trabajo sobre un objeto cuando éste se desplaza cierta
distancia, s, como consecuencia de la aplicación de una fuerza, F: w = F⋅s.
5. CUESTIONARIO
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
Detalle 4 temas de los contenidos mínimos de la materia ¿
¿Cómo es la forma de evaluación, en la universidad Udabol?
Que es workpaper?
Que son las normas APA?
En que consiste el trabajo de investigación y antes de que examen se lo presenta y en qué fecha.
El estudiante al finalizar el semestre y haber cursado la materia Cálculo I, que competencias a adquirido.
Cuáles son las fechas de los parciales y el examen final
De los libros indicados en la bibliografía, señale el nombre del que están consultando ahora
Que entiende por calculo diferencial
Que entiende por calculo integral
6. CUESTIONARIO DE RAZONAMIENTO SOBRE EL TEMARIO
k)
l)
m)
n)
o)
p)
Que indica la ley de Dalton e indicar si es una ley limite?
El factor de compresibiliodad varia con la temperatura y con la presión?
La entropía de un gas aumenta con la temperatura?.
Describa el efecto de la temperatura en las constantes de equilibrio de una reacción química?
La tensión superficial varia con la temperatura?
Que es un catalizador e indicar que efecto tiene sobre la velocidad de reacción
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