Download UNI VERSIDAD DE SANTANDER – U D E S

UNI VERSIDAD DE SANTANDER – U D E S
Programa Académico
Ingeniería Ambiental
Termodinámica
Curso
¿Problema a resolver?
Competencia a
desarrollar
Rango de Aplicación
Saber –
Conocer
Saber –
Criterios de
Ser
Desempeño
Saber –
al finalizar
Hacer
el curso
Saber –
Convivir
Cómo relacionar los conocimientos básicos de balance, interacción y transferencia de corrientes sólidas, líquidas o gaseosas con los procesos unitarios reversible e
irreversibles donde se manipulen diversas formas de materia y energía con aplicaciones prácticas para, la evaluación de la energía y el sentido de la evolución natural de los
fenómenos y procesos en el campo en la Ingeniería Ambiental e Industrial?
Estudia las propiedades de las sustancias que intervienen en trasformaciones energéticas, aplicadas a los principios de conservación de la materia y la energía, realizando los
balances con el fin de cuantificar las necesidades energéticas a través de la primera ley de la termodinámica, determinar la viabilidad y espontaneidad de un proceso
mediante el análisis termodinámico basado en la primera y segunda ley de la termodinámica.
En la industria alimentaria, química, agroindustrial, pecuaria y sector ambiental, análisis de costos de combustibles, análisis de calidad, determinar la eficiencia de las
maquinas que se utilizan en los procesos físicos y químicos para calcular la energía necesaria para producir y la generada por estas reacciones y calcular el ciclo de trabajo de
la maquinaria y equipo de trabajo.
Conoce los fundamentos termodinámicos básicos, así como las propiedades de estado de una sustancia.
Desarrolla el dominio, apropiación, y asimilación de los conceptos, los mismo que la formulación y la aplicación de los principios para enfrentare los problemas propios de la
profesión.
Conoce, comprende y aplica los principios teóricos de los ciclos termodinámicos.
Desarrolla criterios de análisis de los principios termodinámicos, para resolver problemas y aplicarlos de manera práctica durante el desarrollo de su profesión como
ingeniero.
Horas de Trabajo en el Aula
Ejes temáticos y
subtemas
4
Horas de
Trabajo en el
aula
Teóric Práctic
as
as
Horas de Trabajo Independiente
8
Estrategias de Enseñanza
Estrategias para el aprendizaje
Total Horas
Créditos Académicos
12
Evaluación y Evidencias
Requeridas
(Horas totales del semestre / 48)
Recursos
Bibliografía
2
Inducción del curso Manejo del programa
Moodle
Entrega de guía de
cómo elaborar un
Informe
de
Laboratorio y un PreInforme.
Practica Nº 1: Taller
normas y material de
laboratorio Manejo de
reactivos químicos.
Moodle:
4
0
Programa Moodle:
• Guía de Presaberes
(Ciclos naturales y
leyes
termodinámicas).
Taller
de
lectoescritura.
• Programación del
curso , horarios de
clase y asesoría
Charla participativa
Lectura del
programa
Discusión
metodología y propuesta
evaluación
Guía de inducción de acuerdo a
parámetros establecidos por el No hay evaluación como
Programa.
tal
1.
CONCEPTOS
GENERALES
Conceptos
de:
Sistema
termodinámico,
Propiedades
intensivas
y
extensivas, Sistema 8
internacional
de
unidades, Cambios de
estado no estático,
cuasi
estático,
irreversible
y
reversible, Procesos y
Ciclos. Problemas.
0
Comprende los cambios reversibles
e irreversibles de la naturaleza en
el contexto de las leyes
Guías de laboratorio, acetatos.
termodinámicas.
Revistas
Charla participativa, clase
Material de demostraciones
magistral,
Preparación de
"libros”
informe de laboratorio
Demostraciones y experiencias
Lecturas complementarias
a la clase
Foro sobre el
contenido
Programático
•
Desarrolla
la
forma de pensamiento
lógico, crítico y la
capacidad
de
razonamiento de los
estudiantes mediante la
Revistas
resolución
de
"libros
problemas de aplicación
a la ingeniería.
Foro: Las leyes
termodinámicas.
Formatos de evaluación
anexos para facilitar la
co, auto y hetero –
evaluación
en las
diversas actividades o
momentos del curso
como: talleres, clases
-
•
Plataforma
Moodle.
Ingeniería
Termodinámica.
J.B.
Jones y R.E. Dugan.
Editorial Prentice – Hall
Hispanoamericana, S.A.
México 1997.
teóricas y laboratorios
Programa Moodle:
•
Autoevaluación
(Taller:
conceptos
básicos de balance de
materia y energía)
• Lectura previa para
el taller Nº 1.
• Taller 1 grupal sobre
Balance de materia.
Evaluaciones teóricas:
quices
y
pruebas
objetivas siguiendo la
evaluación
por
competencias.
2. PROPIEDADES DE
LA SUSTANCIA PURA
• Sustancia pura.
•
Tablas
de
propiedades
de
sustancias puras.
• Cambios de fase
liquido vapor.
•
Las superficies
termodinámicas.
• Propiedades de una
4
mezcla vapor-líquido.
• Ecuaciones de
Estado.
• Problemas.
Programa Moodle:
Practica Nº 1:
Determinación de
Viscosidad de
líquidos.
Quiz de laboratorio.
Reconoce
las
diferentes
operaciones de transferencia de
masa como extracción, destilación,
adsorción, absorción y los balances
de materia por aparato y por
componente en el proceso total.
0
Charla
participativa,
clase
magistral.
Preparación
de
informe de laboratorio Inicio de la
revisión
de
literatura
para
presentación de pre-informe e
informe de laboratorio.
Demostraciones y experiencias
Lecturas complementarias
la clase
Aprende y aplica los
principios teóricos de Revistas
funcionamiento de las "libros
operaciones unitarias
Guías de laboratorio, acetatos, video de transferencia de Moodle:
beam.
masa.
Foro La Entropía de
los sistemas naturales.
Material de demostraciones
y Evaluaciones teóricas: y artificiales.
ejercicios aplicados a cada carrera.
pruebas
objetivas
siguiendo la evaluación páginas Web
por competencias.
Consulta
con
el
"Evaluación formativa:
docente.
Taller de ejercicios "
Termodinámica. Kenneth
Wark, Jr. Editorial
McGRAW-HILL
INTERAMERICANA DE
MEXICO, S.A. DE C.V.
MEXICO 1991
3. CALOR Y TRABAJO
Definición de calor y
trabajo.
Unidades.
Formulas. Trabajo de
expansión
y
compresión.
Otras
formas de trabajo
cuasi-estático. Formas
de
Trabajo
irreversible. Diagrama
4
Presión-temperatura.
Diagrama
presiónvolumen específico.
Otras
formas
de
energía. Problemas.
Entiende y aplica mediante
ejercicios de casos reales las
unidades fundamentales de fuerza,
presión, energía y las diferentes
formas de trabajo adiabático.
Lecturas de soporte
0
Taller Nº 2 Ejercicios
aplicativos sobre las
unidades básicas en
termodinámica.
Evaluación presencial
sobre Los temas vistos
desde la semana 1.
Clase magistral Procesos de
Lectura, talleres, y ejercicios.
Planteamiento y
Resolución de problemas.
Preparación de trabajo
independiente: pre-informe e
informe de laboratorio.
Guías de trabajo y profundización
Aplica
los
conocimientos
adquiridos en la resolución
correcta de problemas cotidianos
para lo visto en la asignatura.
4
0
Evaluación
teórico Lecturas de soporte
Guías de
Acumulativa: Procesos de Lectura, trabajo y profundización
talleres,
y
ejercicios.
Planteamiento
y
Resolución
de
problemas.
Discusión de dudas en
clase.
Revistas
Propone metodologías
"libros
apropiadas para la
resolución de ejercicios
Moodle:
Foro
sobre calor y trabajo en
contaminantes
en
procesos industriales.
agua, detección y
análisis"
Evaluación formativa:
páginas Web
Guía
de
ejercicios
consulta con el
Preguntas escritas.
docente
Comprende
la
importancia de lo visto
hasta el momento en la
asignatura
mediante
ejercicios y casos de
estudio..
"Evaluación
formativa:
Guía de ejercicios
Preguntas escritas"
Soporte
virtual
moodle
teórica.
•
Termodinámica.
Kenneth Wark, Jr. y
Donald
E.
Richards.
McGRAW-HILL
INTERAMERICANA
DE
ESPAÑA, S.A.U. Madrid España 2001.
escrito y
plataforma
Material de estudio.
y
clase
4. PRIMERA LEY DE LA
TERMODINÁMICA
Primera ley de la
Termodinámica
aplicada a un ciclo.
Primera ley para un
4
proceso
en
un
sistema. Primera ley
para un volumen de
control.
Calores
específicos.
Problemas.
Foro:
ley
de
conservación de la
energía y su balance
en
procesos
adiabáticos.
Aprende que los cambios de
energía en un procesos son igual a
las entradas y salidas más las
acumulaciones para la resolución
de ejercicios prácticos.
0
Evaluación teórico Acumulativa: Artículos Científicos de soporte
Procesos de Lectura, talleres, y
Guías de trabajo y
ejercicios.
Planteamiento
y profundización
Resolución
de
problemas.
Preparación de trabajo
independiente:
preinforme,
informe de laboratorio y talleres
escritos. Discusión de dudas en
clase.
Aprende lo alcances de
la primera ley para
usarla
en
casos
practicos de la vida
profesional.
•
Ingeniería
Formatos
de
Termodinámica.
evaluación
anexos
Burghardt David. Editorial
para facilitar la co,
Harla México 1990.
auto y hetero –
evaluación
en las
diversas actividades o
momentos del curso
como: talleres, clases
teóricas
y
laboratorios.
5. GAS IDEAL
Introducción. Energía
interna de un gas
ideal. Procesos con
gases ideales. Gráficos
de los procesos con
gases ideales en los 8
diagramas
P-v.
Problemas.
Estudia los procesos que involucran
corrientes gaseosas ideales o no,
en contracorriente o corriente
paralela con fluidos líquidos
mediante ejercicios aplicativos.
0
Demostraciones y experiencias.
Planteamiento y
Resolución de problemas.
Taller grupal.
Practica No2: Tensión
superficial método del
capilar
6. SEGUNDA LEY DE
LA TERMODINÁMICA
Teoremas de Carnot.
El ciclo de Carnot.
Eficiencia del Ciclo de
Carnot. Escala
termodinámica de
temperaturas. Ciclo
de Carnot invertido.
Problemas.
4
0
•
Lecturas de soporte
científicas
Revistas
Comprende el proceso de la
entropía y lo utiliza para establecer
un criterio que indique si una
transformación
tiene
una
Artículos científicos de soporte.
tendencia natural a ocurrir o no.
libros
Clase magistral Procesos de
Lectura, talleres, y ejercicios.
Planteamiento y
Resolución de problemas.
Comprende e interpreta
Taller teórico:
las curvas de idealidad
Guía de ejercicios
para gases puros y
Preguntas escritas
mezclas.
Comprende el concepto
de espontaneidad en los
proceso unitarios de
transferencia de masa y
energía..
Introducción a la
Termodinámica.
Keith
Sherwin.
Editorial.
Addison
–
Wesley
Iberoamericana
•
Evaluación formativa:
Guía de ejercicios
Preguntas escritas
Termodinámica
de los Procesos, Tomo II.
Watson y Ragatz. Edit
Reverte SA
7. ENTROPIA
Desigualdad
de
Clausius. La entropía
como una propiedad
termodinámica.
Cambio de entropía
en
un
proceso
irreversible. Diagrama
temperatura
– 4
entropía. Entropía de
una sustancia pura.
Entropía de un gas
ideal. Diagrama T-S de
los gases ideales.
Relaciones
termodinámicas.
Problemas.
- Evaluación 2:
Presencial, sobre los
temas vistos desde la
semana 1.
4
0
0
8. INTRODUCCIÓN A
LA TERMODINÁMICA
QUÍMICA
Calor de Formación y
Calor de reacción:
predicción
de
la
8
espontaneidad de los
procesos, Químicos,
Bioquímicos y físicos.
Aplicaciones
al
estudio
de
los
principales procesos
ambientales:
Aprende sobre la desigualdad de
Clausisus y la elaboración e
diagramas de temperatura para
gases ideales. .
Charla
participativa,
clase Artículos
científicos
magistral,
Preparación
de soporte.páginas Web
informe
y
pre-informe
de
laboratorio
Inicio de la revisión
de literatura para presentación de
ensayo.
Aplica
los
conocimientos
adquiridos en la resolución
correcta de problemas cotidianos
Lecturas de soporte
Guías para
para lo visto en la asignatura.
trabajo y profundización
Evauación teórica Discusión de
dudas en clase.
Aplica los conceptos y principios
básicos de la termodinámica a
cuestiones de interés tecnológico
en general.
0
Procesos de Lectura, talleres, y
ejercicios.
Planteamiento
y
Resolución
de
problemas.
Taller grupal.
Artículos científicos de soporte.
consulta con el docente.
Diferencia las
entre
gases Ideales y gases
Taller teórico:
de reales y la aplicación de
Guía de ejercicios
estos conceptos en
Preguntas escritas
ejercicios de casos
industriales reales.
Comprende
la
importancia de lo visto
hasta el momento en la
asignatura
mediante
ejercicios aplicados a la
problemática ambiental
actual.
Evaluación Teórica y
Práctica:
Guía de ejercicios
Preguntas escritas
Formatos
de
evaluación
anexos
para facilitar la co,
auto y hetero –
Determina
los evaluación
en las
equilibrios
diversas actividades o
heterogéneos y, en momentos del curso
particular, a los cuerpos como: talleres, clases
puros y los sistemas teóricas
y
binarios
laboratorios.
Moodle: Foro
Propiedades
coligativas de los
•
Termodinámica
Técnica.
Carlos A García
Editorial Alsina
•
Termodinámica
Yonus A. Cengel –
Michael A. Boles
Editorial Mc Graw Hill
•
Termodinámica
En Ingeniería Química
Smith-Van Ness
Editorial Mc Graw Hill
corrosión,
eutrofización,
ciclo
termodinámico
del
aire
atmosférico,
polución. Ejercicios y
Problemas
de
aplicación.
solutos iónicos y su
aplicación.
Programa Moodle:
• Ejercicios aplicativos
sobre balances con
reacciones químicas.
• Guía de preprevio
acumulativo
Practica Nº 3
Laboratorio
Transferencia de
energía térmica.
9. OPERACIONES DE
HUMIDIFICACIÓN
Operaciones
de
humidificación.
Equilibrio
liquidovapor. -Entalpía de
sustancias puras. Mezcla vapor – gas. Operaciones
de 4
contacto gas-líquido. Operaciones
adiabáticas.
Operaciones
no
adiabáticas.
Enfriamiento
evaporativo.
–
Problemas.
Deduce relaciones entre funciones
termodinámicas, sus diferenciales y
sus derivadas.
0
Procesos de Lectura, talleres, y
ejercicios.
Taller Grupal
Preparación de trabajo
independiente: pre- informe,
informe de laboratorio y talleres
escritos. Discusión de dudas en
clase.
Artículos Científicos. Guías de
trabajo y profundización
Desarrolla
las
herramientas
termodinámicas para el
análisis de los sistemas Elaboración de taller
heterogéneos
grupal.
.
•
Termodinámica
Química Para Ingenieros
Richard E. Balzhiser –
Michael R. Samuels
Editorial Prentice/Hall
Internacional
Evaluación 3
Acumulativa (desde la
semana 1 hasta la 15)
presencial.
MOODLE
-soporte teórico de la
asignatura.
Aplica
los
conocimientos
adquiridos en la resolución
correcta de problemas cotidianos
para lo visto en la asignatura.
4
0
Lecturas de soporte
Guías de
Evaluación teórico Acumulativa: trabajo y profundización
Procesos de Lectura, talleres, y
ejercicios.
Discusión de dudas
en clase.
Comprende
la
importancia de lo visto
hasta el momento en la
asignatura
mediante
ejercicios aplicados a
cada carrera que está
viendo la misma.
Evaluación formativa
Teorica y Practica:
Guía de ejercicios
Preguntas escritas
Termodinámica Para
Ingenieros
Richard E. Balzhiser –
Michael R. Samuels
Editorial Prentice/Hall
Internacional