Download SYLLABUS -Termodinamica

UNIVERSIDAD LIBRE
FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA AMBIENTAL
SYLLABUS
TERMODINAMICA
Área de Formación: BASICA DE INGENIERIA
Eje Temático: ENERGIAS ALTERNATIVAS
Asignatura: TERMODINAMICA
Código: 02350
Semestre: 4
No. de créditos: 3
Horas presenciales:4
Horas independientes: 8
Tipo de Asignatura
T
X TP
P
Carácter Asignatura
O
X
E
OP
Prerrequisitos:
Fecha de Actualización: 2014-2
Convenciones: T-Teórica, TP-Teórica Practica, P-Practica, O-Obligatoria, E-Electiva, OPOptativa
Justificación
El curso de Termodinámica Aplicada corresponde al cuarto ciclo de estudios de la Escuela Académico
Profesional de Ingeniería Industrial y es de carácter obligatorio. Es de naturaleza teórico-práctico y
proporciona a los estudiantes conocer y aplicar las tres leyes de la termodinámica a sistemas
termodinámicos; los ciclos de potencia, vapor y gases; los principios de refrigeración y de combustión
interna y compresores.
Objetivo General
General
Al finalizar el semestre el estudiante estará en capacidad para identificar las manifestaciones de
energía, realizar el balance y los requerimientos de energía de un sistema termodinámico, usar las
tablas y diagramas termodinámicos para cuantificar las propiedades y evaluar su aplicación en los
procesos de flujo y sistemas energéticos, valorando su importancia y sus efectos en los procesos de
transformación industrial.
Específicos





Ayudar a los estudiantes a construir los conceptos sobre las leyes y propiedades termodinámicas y
su aplicación acertada a los sistemas y procesos. 
Orientar a los estudiantes en la comprensión de los procesos de transformación y aprovechamiento
de las fuentes energéticas y aplicación de los conceptos de rendimiento y eficiencia. 
Contribuir al fortalecimiento de un pensamiento lógico en los estudiantes, propio de un Ingeniero,
que les permita analizar e interpretar situaciones problemáticas y proponer soluciones a las
mismas con buenos argumentos. 
Este Espacio Académico contribuye en el desarrollo de las siguientes competencias en el estudiante:
Competencias
1. Competencia Global:
Desempeño Final
Al finalizar el semestre el estudiante estará
Registra, interpreta, analiza, discrimina, resuelve, crea y
en
capacidad
de
identificar
las construye al aplicar las leyes de la termodinámica a los
manifestaciones dela energía, realizar el sistemas cerrados y/o abiertos, ideales y/o reales,
balance y los requerimientos de energía en
como ciclos de potencia, máquinas térmicas, de
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un sistema termodinámico, usar las tablas y
refrigeración y otros.
diagramas termodinámicos para cuantificar
las propiedades y evaluar su aplicación en los Utiliza, analiza, discrimina, y valora el uso correcto de
procesos de flujo y sistemas energéticos,
las herramientas de la Física, Química y Matemáticas,
valorando su importancia y efectos en el
aplicándolas al uso correcto de la solución de
ambiente
problemas Termodinámicos.
Utiliza, analiza, discrimina y valora el uso correcto de
diagramas y tablas termodinámicos, aplicándolas al uso
correcto de la solución de problemas
Desempeño Final
Competencias
2. Competencias específicas:
1. Capacidad para aplicar la 1ª Ley de la –
termodinámica a sistemas termodinámicos
cerrados, abiertos y reales.
1. Aplicar la 1ª. Ley de la termodinámica a sistemas
termodinámicos cerrados, abiertos y reales.
2. Capacidad para aplicar la 2da Ley de la
Termodinámica a sistemas cerrados, abiertos
y ciclos termodinámicos.
2. Aplica la 1ª Y 2ª ley de la termodinámica a los
procesos cerrados, abiertos, y ciclos termodinámicos
3. Capacidad para aplicar las leyes de la
Termodinámica a un ciclo de potencia.
Saber Conceptual
1. 1ª Ley de la Termodinámica
2. 2da Ley de la Termodinámica
3. Aplica las leyes, tablas y gráficos termodinámicos a
los ciclos de potencia.
TABLA DE SABERES
Saber Procedimental
1. Reconoce e
identifica un sistema
termodinámico y sus alrededores y
establece
su respectivo balance de
energía.
Saber Ser (Valores)
1. Registra, interpreta,
analiza,
discrimina,
resuelve,
crea,
Y
construye al aplicar la 1ª.
Ley de la termodinámica
a
Sistemas
termodinámicos
cerrados y abiertos.
2. Aplica
la 2da Ley de la 2. Registra, interpreta,
Termodinámica
a sistemas cerrados, analiza,
discrimina,
Abiertos y ciclos termodinámicos.
resuelve,
crea
Y
construye y aplica la 1ª Y
2ª
ley
de
La
termodinámica a
Los
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procesos
cerrados,
abiertos,
y
ciclos
termodinámicos.
3. Entropía y ciclos de potencia.
No
1
UNIDAD
DEFINICIONES BÁSICAS,
PROCESOS
TERMODINÁMICOS Y
TRABAJO MECÁNICO Y
CALOR.
3. Identifica los diferentes componentes 3. Registra, interpreta,
de un ciclo de potencia.
analiza,
discrimina,
resuelve,
crea
y
construye y aplica las
leyes, tablas y gráficos
termodinámicos a
los
ciclos de potencia.
CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA
OBJETIVOS
Registra, interpreta,
analiza, discrimina,
resuelve, crea, y construye
al aplicar la 1ª. Ley de la
termodinámica a sistemas
Termodinámicos cerrados.
TEMAS
Definición
de
Termodinámica,
sistema
termodinámico, límites del sistema, tipos de
límites, sistema cerrado, sistema abierto,
volumen de control, sistema aislado.
Dimensiones, unidades. Estado, propiedades
termodinámicas,
clasificación
de
las
propiedades, fase, cambios de fase. Ley cero de
la termodinámica. Estado de equilibrio
termodinámico, definición de procesos, proceso
de cuasiequilibrio, procesos isotérmicos,
isobáricos, isométricos. Procesos de expansión y
compresión, ciclos, representación de procesos
en diagramas termodinámicos.
Definición de trabajo en termodinámica, Calor,
convención de signos, unidades de trabajo,
trabajo por unidad de masa, potencia, trabajo de
frontera móvil, trabajo de compresión y
expansión, proceso politrópico de los gases.
Otras formas de trabajo.
2
SUSTANCIA PURA,
PRIMERA LEY DE LA
TERMODINAMICA PARA
SISTEMAS CERRADOS
3
PRIMERA LEY DE LA
TERMODINÁMICA PARA
SISTEMAS ABIERTOS
4
SEGUNDA LEY DE LA
TERMODINÁMICA PARA
CICLOS, SISTEMAS
CERRADOS Y ABIERTOS.
Sustancia pura, sustancia simple compresible,
sistema simple compresible, cambios de fase de
una sustancia pura, fases en equilibrio.
Estados de líquido saturado, vapor saturado,
mezcla L+V. Temperatura y presión de
saturación, curva de presión de vapor, calidad,
procesos de calentamiento a presión constante.
Diagramas T-v, P-v, P-T. Domos de saturación,
línea de líquido comprimido y vapor
Registra, interpreta,
sobrecalentado, isobaras, isotermas, punto
analiza, discrimina,
resuelve, crea y construye crítico, isobara e isoterma crítica. Punto y línea
triple. Zona de líquido comprimido, vapor
al aplicar la 1ª. Ley de la
sobrecalentado.
termodinámica, tablas y
Postulado de estado, ecuaciones de estado,
diagramas
tablas
termodinámicas,
superficies
termodinámicos a
termodinámicas.
Sistemas abiertos y reales. Gases ideales, ecuación de estado.
Primera ley de la termodinámica para ciclos,
primera ley de la termodinámica para sistemas
cerrados. Energía interna y entalpía, aplicación
de la primera ley para procesos isobáricos, calor
especifico a volumen y a presión constante para
sustancias puras.
Energía interna, entalpía y calores específicos
para gases ideales.
Conservación de la masa en un sistema abierto,
Registra, interpreta,
flujo másico, caudal, conservación de la energía
analiza, discrimina,
en sistemas abiertos.
resuelve, crea y construye
Procesos de flujo estable estado estable,
y aplica la 1ª Y 2ª ley de la
dispositivos que trabajan bajo FEEE. (Flujo
termodinámica
permanente)
a los procesos cerrados,
Procesos de flujo uniforme estado uniforme
abiertos, y ciclos
FUEU. (Flujo transitorio)
termodinámicos e
Aplicaciones prácticas de la primera ley de la
industriales.
termodinámica.
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA PARA
CICLOS
Máquina
térmica,
rendimiento
térmico,
refrigerador y bomba de calor, coeficiente de
Registra, interpreta,
operación. Enunciado de la segunda ley para
analiza, discrimina,
ciclos, enunciados de Kelvin-Planck, Clauisius.
resuelve, crea y construye
Ciclo de Carnot, postulados de Carnot,
y aplica las leyes, tablas y
desigualdad de Clausius.
gráficos termodinámicos
Máquina de movimiento perpetuo, procesos
a los ciclos de potencia.
reversibles e irreversibles, causas de las
irreversibilidades.
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA PARA
SISTEMAS CERRADOS Y ABIERTOS
Entropía, propiedad termodinámica, unidades de
la entropía, entropía por unidad de masa. Cambio
de entropía para procesos reversibles e
irreversibles. Balance de entropía para sistemas
cerrados. Procesos adiabáticos reversibles.
Cambio de entropía para gases ideales, diagrama
T-s, representación de procesos y ciclos en los
diagramas T-s. Balance de entropía para sistemas
abiertos,
proceso
adiabático
reversible,
Aplicación de la segunda ley en procesos de FEEE
(permanentes) y FUEU (transitorios)
Representación de procesos reales e ideales en el
diagrama T-s . Diagrama h-s
RELACIONES T-ds. TRABAJO PERDIDO. EFICIENCIA
ISENTROPICA
Relaciones TdS, eficiencia en procesos
energéticos, eficiencia de máquinas en turbinas,
bombas, compresores, toberas.
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
PRIMER CORTE
30%
SEGUNDO CORTE
30%
CORTE FINAL
40%
Para las asignaturas teóricas/practicas el % de la practica es del 30%
FUENTES DE INFORMACIÓN O REFERENTES (DIGITALES E IMPRESOS)
Textos Guía
Cengel Yunus-Boles Michael. “Termodinámica”. Tomos I y II. Edit. McGraw-Hill. México. 2003 Moran
MJ-Shapiro H.N. “Fundamentos de Termodinámica. Tomos I y II. Edit. Reverte. España. 2002
Wark Kenneh-Richars Donald. “Termodinámica” 6ta. Edic. Editorial McGraw-Hill. España. 2001.
Smith, J.M. “Introducción a la Termodinámica”, McGraw-Hill, México. 1997
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Direcciones de Internet
ENERGÍA INTERNA
Búsqueda de datos de una especie por peso molecular. http://webbook.nist.gov/chemistry/mw-ser.html
Propiedades termofísicas de los fluidos. http://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/
La dinámica molecular del aire. http://www.ems.psu.edu/~bannon/moledyn.html Vibración
de las moléculas.
http://www.windows2universe.org/physical_science/chemistry/molecules_vibrate.html
Absorción electromagnética del agua. http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_absorption_by_water
REACCIONES QUÍMICAS
Tipos de reacciones químicas. http://www.youtube.com/watch?v=tE4668aarck Enlaces
iónicos y covalentes. http://www.youtube.com/watch?v=QqjcCvzWwww Conceptos de
equilibrio químico. http://www.youtube.com/watch?v=LMIbJ-B92Ho