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7800 Termodinámica Química Datos de identificación Nombre de la Institución Educativa: Universidad de Sonora Unidad: Regional Centro División Académica: División de Ciencias Biológicas y de la Salud Departamento que la imparte: Ciencias Químico Biológicas Licenciaturas Usuarias: Químico Biólogo Clínico y Químico en Alimentos Nombre de la Materia o Asignatura: Termodinámica Química Eje Formativo: Eje Básico Requisitos: 45 Cred. Carácter: Obligatorio Valor en Créditos: 8 (3 h Teoría y 2 h Laboratorio) Introducción Entre los cientos de leyes que describen el universo sobresalen las leyes de la termodinámica las cuales resumen las propiedades de la energía y su transformación de una forma a otra. El concepto surge durante el siglo XIX, cuando el vapor estaba “de moda” pero cuando las leyes de la termodinámica son formuladas y sus ramificaciones exploradas queda claro que abarca un amplio rango de fenómenos, desde la eficiencia de las máquinas de calor, bombas de calor y refrigeradores, pasando por la química y llegando hasta los procesos de la vida. El curso de Termodinámica Química es de tipo teórico-práctico perteneciente al eje básico. Se introduce al alumno al conocimiento de las cuatro leyes de la termodinámica necesarias para poder comprender los fenómenos fisicoquímicos con el enfoque químico. En esta asignatura se proporcionan los conceptos fundamentales de la fisicoquímica. Objetivo general El alumno será capaz de comprender los procesos de transformación de la energía en sistemas aislados a través de las leyes de la termodinámica; reconociendo la espontaneidad de los procesos físicos y químicos. Objetivos específicos Comprender las ecuaciones de estado de gases Ideales y Reales, así como comprender y aplicar la Primera Ley de la Termodinámica. Definir la Segunda Ley de la termodinámica basándose en ciclos irreversibles y los reconocerá como el primer criterio de equilibrio. Definir y aplicar la Tercera Ley de la Termodinámica y comprender las funciones de Gibbs y Helmholtz como criterios de equilibrio en ambientes normales. Contenido sintético 1. Introducción. 2. Gases Ideales y Gases Reales. Ley de Boyle Ley de Charles y Gay Lussac Ley de Amonton Ley de Dalton Ley de los volúmenes parciales de Amagat Ley de difusión de Graham Principio de Avogadro Energía y Primera Ley de la Termodinámica. Ecuaciones de Estado para gases reales • Factor de compresibilidad • Ec. De Van Der Waals • Ec. De Kammerlig-Onnes • Ec. deBeattie-Bridgeman • Ec. De Berthelot 3. Primera ley de la termodinámica Primera ley Trabajo, calor, Energía Interna, entalpía, capacidad calorífica. Procesos Adiabáticos Procesos con transición de fase 4. Termoquímica Calorimetría Ley de Hess Variación de la Entalpía de Reacción con la temperatura: la Ec. De Kirchoff 5. La entropía y Segunda Ley de la Termodinámica Ciclo de Carnot Variación de la entropía en el universo Cálculos de la variación de entropía en un sistema 6. Tercera ley de la termodinámica Cálculo de la Entropía de reacción en función de la temperatura 7. Criterios Termodinámicos de espontaneidad. Conceptos básicos Energía libre de Helmholtz Energía libre de Gibbs Programa de prácticas 1. Aplicación de la ley de Dalton. 2. Ley de Boyle y la ley de Charles. 3. Densidad de gases. 4. Determinación del peso molecular de un líquido volátil por el método de la densidad de vapor. 5. Determinación de la capacidad calorífica de un calorímetro. 6. Determinar el peso atómico de sólidos a partir de su capacidad calorífica másica o calor específico. 7. Determinación del calor de combustión del magnesio. 8. Calor de reacción. 9. Determinación del calor de combustión de combustibles líquidos 10. Contenido energético de productos alimenticios. 11. Bomba Calorimétrica 12. Demostración de algunos conceptos termodinámicos fundamentales Modalidades didácticas Dependiendo de los temas del programa se utilizarán las siguientes modalidades: -Exposición en clase por profesor y alumnos. -Lecturas, Interrogatorios y sesiones de discusión. -Aprendizaje basado en resolución de problemas. -Discusión coordinada de temas de interés; Consulta, recuperación y análisis de información. -En las sesiones de laboratorio se desarrollarán uno o más de los siguientes objetivos: (1) demostración de conceptos teóricos revisados en clase, (2) adquisición de habilidades y destrezas técnicas, (3) resolución de problemas de acuerdo al método científico. Modalidades de evaluación La evaluación incluirá 4 exámenes parciales, cuyo promedio de calificaciones corresponderá al 100% de la calificación final. Las tareas corresponderán a derecho a examen. En el laboratorio se efectuarán exámenes cortos cuyas calificaciones se promediarán con las de los reportes escritos para obtener hasta 4 puntos por encima de la calificación final. Para acreditar la materia será necesario aprobar al menos 50% de los exámenes parciales, asistir al 100% de las prácticas de laboratorio. Bibliografía 1. Castellan G.W., Fisicoquímica. Segunda edición. Addison Wesley Longman. México, D.F. 1998. 2. Levine Ira N. Fisicoquímica Volumen 1. Quinta Edición. Mc Graw Hill. Madrid.2004. 3. Maron S.H. y C.F. Prutton. Fundamentos de Fisicoquímica. Ed. Limusa. México, D.F. 1988. 4. Levine Ira N. Problemas de Fisicoquímica Shaum. Mc Graw Hill. Madrid. 2005. 5. Chang R. Fisicoquímica par a las ciencias químicas y biológicas. Mc Graw Hill. México, D. F. Tercera Edición. 2008 6. Engel Thomas y Reid Philip. Química Física. Pearson. España. 2006. 7. Atkins Peter y Julio DePaula. Atkin´s Physical Chemistry. Oxford.Britain. 2009. 8. Atkins Peter. Four Laws. That drive the universe. Oxford. Britain. 2007.Bibioteca personal. 9. Moreno S. F., Muñoz Palma I.C.I. y Cañez Carrazco M.G. Termodinámica Química Manual de Laboratorio. Textos Académicos-UNISON. 2011. 10. Daniels F. y R. A. Alberty. Fisicoquímica. CECSA. México, D.F. 1985. 11. Morris J.G. Fisicoquímica para Biólogos. Conceptos Básicos para las Facultades de Medicina, Farmacia y Biología. Ed. Reverté, S.A. España. 1980. 12. Faires V.M. y C.M. Simmang, Problemas de Termodin{amica, Ed. Uthea, México, D.F., 1983. 13. Tinoco I., Sauer y J.C. Wang, Fisicoquímica. Principios y Aplicaciones en las Ciencias Biológicas, Ed. Prentice Hall Hispanoamericana, México, D.F., 1986. 14. Moore W.J., Fisicoquímica Básica, Ed. Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A. México, D.F., 1985. Perfil del académico responsable Se requiere como mínimo Licenciado titulado en carrera de Química o carrera afín con grado de Maestría o Doctorado con experiencia en el área de Fisicoquímica.