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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