Download Termodinámica - Facultad de Ciencias Químicas

DES: Ingeniería
Programa(s) Educativo(s): Ingeniero Químico y Químico
Tipo de materia: Obligatoria
Clave de la materia: D1213
Semestre: Segundo.
Área en plan de estudios: Núcleo Profesional.
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE
CHIHUAHUA
Clave: 08MSU0017H
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
Clave: 08USU04640L
PROGRAMA DEL CURSO:
Créditos: 5
Total de Horas por Semana: 5
 Teoría: 3
 Práctica: 2
 Taller:
 Laboratorio: 2
 Prácticas Complementarias:
 Trabajo extra-clase: 3
Total de horas en el Semestre: 80
Termodinámica
Fecha última de actualización Curricular: Mayo 2010.
Clave y Materia requisito: CQ101 Química
Propósitos del Curso:
Que el alumno domine y aplique los fundamentos teórico-prácticos para describir las relaciones entre los factores
involucrados en cambios fisicoquímicos de la materia así como en sus variaciones energéticas. Resolver problemas del
área aplicando el conocimiento y experiencia adquiridos.
1. Acción:
2. Objeto de estudio:
Explicar
Cambios físico-químicos
3. Mediante:
4. Actividades académicas:
Mod. F-Q
Competencias
(Tipo y Nombre de las Competencias)
P6 Investigación
P7 Ciencias básicas de
ingeniería.
B2 Solución de problemas.
B5 Trabajo en equipo y
liderazgo.
Resol. problemas
Contenidos
Resultados de Aprendizaje
(Unidades, Temas y Subtemas)
1. GASES IDEALES.
Estados de agregación: Gases.
Ley de Boyle-Mariotte.
Ley de Charles-Gay-Lussac.
Ley combinada de los gases.
Ley general del estado gaseoso.
Densidad de los gases.
Ley de Difusión de Graham..
Ley de Dalton de las presiones
parciales.
Ley de Amagat de los volúmenes
parciales.
Fracción molar.
Composición porcentual en
mezclas de gases.
Peso molecular promedio de gases.
(Por Unidad)
Acción:
Explica
Objeto:
Cambios físico-químicos
Condición:
De acuerdo con
Las leyes de los gases, y describe las relaciones de propiedades
termodinámicas como presión, temperatura, volumen y masa de
sustancias puras y mezclas de gases. Resuelve problemas
aplicando las ecuaciones matemáticas que relacionan las
propiedades que describen el estado y comportamiento de un
sistema gaseoso.
1
2.
TEORÍA CINÉTICOMOLECULAR DE LOS
GASES.
Postulados.
Modelo y deducción matemática.
Velocidades moleculares.
Colisiones moleculares y recorrido
libre medio.
3. GASES REALES.
Desviación del comportamiento
ideal.
Interacciones moleculares.
Diagrama de fase líquido-vapor.
Principio de continuidad de los
estados: fenómeno de condensación.
Valores críticos y su significación.
Otras ecuaciones de estado: Van
der Waals, Virial.
Factor de compresibilidad.
Principio de estados
correspondientes.
Valores reducidos.
Diagramas de factor de
compresibilidad.
PRIMERA LEY DE LA
TERMODINÁMICA.
Sistemas termodinámicos.
Propiedades intensivas y
extensivas.
Calor y Trabajo.
Funciones termodinámicas.
Calores específicos en gases y su
relación: Coeficiente adiabático.
Reversibilidad y trabajo máximo.
Experimento Joule-Thompson
Procesos termodinámicos en gases.
Proyección diagramas PV.
Ciclos termodinámicos: Ciclo de
Carnot.
Explica los cambios fisicoquímicos empleando la Teoría
cinético molecular de los gases. Relaciona el comportamiento
macroscópico de un sistema gaseoso con el modelo molecular
propuesto. Deriva la ecuación de la ley del gas ideal a partir de
los postulados y del modelo matemático de la teoría cinética.
Resuelve problemas usando ecuaciones para determinar
velocidades moleculares, colisiones moleculares y recorrido
libre medio.
Explica las desviaciones del comportamiento ideal de los gases
reales de acuerdo con propiedades como interacciones
moleculares y peso molecular. Identifica las diferentes fases de
una sustancia en un diagrama sólido-líquido-vapor-gas
(diagrama de fases). Explica el fenómeno de condensación de
un vapor de acuerdo con el principio de continuidad de los
estados. Identifica los valores críticos en un diagrama de fases.
Resuelve problemas usando otras ecuaciones de estado: Van
der Waals, Virial, etc. y factor de compresibilidad mediante
diagramas de Nelson-Obert.
4.
Explica los diferentes tipos de sistema de acuerdo al
intercambio de materia y energía entre sistema y su entorno.
Identifica las propiedades extensivas e intensivas en un sistema.
Explica la relación entre reversibilidad y trabajo máximo y su
aplicación en procesos termodinámicos con gases ideales.
Identifica los diferentes tipos de procesos termodinámicos en
sistemas cerrados con gases ideales. Explica la diferencia entre
calor específico y capacidad calorífica. Explica el ciclo de
carnot. Resuelve problemas aplicando ecuaciones matemáticas
en cada proceso termodinámico, calculando los cambios en
propiedades punto y trayectoria.
2
5.
SEGUNDA Y TERCERA
LEY DE LA
TERMODINÁMICA.
Entropía: desigualdad de Clausius.
Relación de cambios de Entropía
con procesos termodinámicos en gases.
Entropía y espontaneidad de los
procesos.
Tercera Ley.
La entropía en los cambios
químicos.
6. TERMOQUÍMICA.
Definiciones básicas.
Entalpía de formación.
Entalpía de combustión.
Entalpía de reacción.
Entalpía de enlace.
Ley de Hess.
Variación de Entalpía y Entropía
de una reacción química.
.
1.
2.
FUENTES DE INFORMACIÓN
(Bibliografía / Lecturas)
Principios básicos de Fisicoquímica.
Edmundo Luis Rocha Castro.
Textos Universitarios.
Universidad Autónoma de Chihuahua.
Explica el concepto de entropía desde el punto de vista físico y
energético usando ecuaciones de desigualdad de Clausius.
Resuelve problemas usando valores de entropía absoluta para
calcular cambios de entropía en procesos químicos. Resuelve
problemas usando ecuaciones que determinan el cambio de
entropía en procesos termodinámicos en sistemas cerrados para
gases ideales. Relaciona la tercera ley de la termodinámica con
los cambios entrópicos.
Identifica las diferentes manifestaciones de energía según
el tipo de reacción química. Explica la aplicación de la ley
de Hess, la relación entre la primera y segunda ley en los
cambios físicos como químicos en una reacción. Resuelve
problemas usando ecuaciones termoquímicas determinando
y usando valores conocidos de entalpía de: formación,
reacción, solución, disolución y combustión, así como
energías de enlace.
EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES
(Criterios y Evidencias integradoras del desempeño)
Reconocimientos Parciales:
Evidencias (Actividades Integradoras):
Evidencias:
Problemas
Criterios cuantitativos:
Todos
Fisicoquímica.
Laidler, K.J y Meiser, J.H.
Ed. CESCSA
Criterios cualitativos:
3.
Termodinámica.
Obert-Gaggioli.
McGraw-Hill.
Exposiciones en equipo del objeto de estudio y del proyecto
experimental
4.
Fisicoquímica.
Ball, D.W.
Ed. Thompson.
5.
6.
Fundamentos de Fisicoquímica.
Maron y Prutton.
Ed. Limusa
Fisicoquímica.
Castellan, G.W.
Anderson-Wesley Iberoamericana.
En equipo
Evaluación Individual, resolución de cuestionarios.
Reconocimiento Integrador Final:
Evidencias: (Trabajo Integrador Final)
Evidencia:
Problemas
Criterios cuantitativos:
Todos
Criterios cualitativos:
En forma escrita
Evaluación individual, resolución de problemas con énfasis en
problemas reales.
3
Elaboración: M.C. Edmundo Rocha Castro.
M.C. Francisco Santacruz Rivera.
M.E.S. José Martínez Carrera.
M.C. Luis Fernando Ovalle M.
M.C. Alehlí Holguín Salas.
Fecha: Mayo 2010.
Avance programático
S e m a n a s
Unidades de aprendizaje
1. Gases Ideales.
2. Teoría Cinético Molecular de los gases.
Reconocimiento parcial 1
3. Gases Reales.
4. Primera Ley de la Termodinámica.
Reconocimiento Parcial 2
5. Segunda y Tercera Ley de la Termodinámica.
6. Termoquímica.
Reconocimiento Parcial 3
Reconocimiento Final
1
2
3
X
X
X
4
5
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X
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6
7
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X
8
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10 11 12 13 14 15 16
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