RESPONSABLE DE LA CÁTEDRA

CÁTEDRA Q-TERMODINAMICA RESPONSABLE DE LA CÁTEDRA CAIVANO Jorge Omar

CARRERA INGENIERÍA QUIMICA CARACTERÍSTICAS DE LA ASIGNATURA PLAN DE ESTUDIOS 2005 ORDENANZA CSU. Nº 1028 OBLIGATORIA ELECTIVA ANUAL PRIMER CUATRIMESTRE SEGUNDO CUATRIMESTRE NIVEL / AÑO HORAS CÁTEDRA SEMANALES III 8

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Comprender y aplicar conceptos, principios, relaciones y base experimental de la teoría termodinámica para la evaluación de la energía y el sentido de la evolución natural, de los fenómenos y procesos en el campo de la Ingeniería Química. OBJETIVOS ESPECÍFICOS UNIDAD TEMATICA 1: CONCEPTOS FUNDAMENTALES. Definir los conceptos fundamentales de la Termodinámica, sus parámetros, dimensiones, unidades. Conocer las ecuaciones y leyes básicas que se pueden aplicar. Utilizar diagramas y tablas. UNIDAD TEMATICA 2: PRIMER PRINCIPIO. Estudiar el Primer Principio de la Termodinámica y las distintas formas de energía. UNIDAD TEMATICA 3: TRANSFORMACIONES CUASIESTATICAS EN GASES IDEALES. Diferenciar y definir los distintos tipos de transformaciones cuasiestáticas en gases ideales. UNIDAD TEMATICA 4: SEGUNDO PRINCIPO DE LA TERMODINAMICA. Estudiar el Segundo Principio de la Termodinámica, sus distintos enunciados y aplicaciones a distintos sistemas. UNIDAD TEMATICA 5: EXERGIA Definir exergía, trabajo útil y trabajo perdido, su rendimiento. Analizar los procesos termodinámicos y su aplicación a distintos tipos de sistemas. UNIDAD TEMATICA 6: RELACIONES TERMODINAMICAS. Conocer las relaciones termodinámicas y su formulación matemática, que vinculan los principios fundamentales de la termodinámica. UNIDAD TEMATICA 7: PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS. Estudiar las propiedades termodinámicas de las sustancias puras, en forma analítica y gráfica. UNIDAD TEMATICA 8: CALCULO DE PROPIEDADES. Calcular propiedades termodinámicas, mediante integración de ecuaciones diferenciales y construcción de diagramas termodinámicos. UNIDAD TEMATICA 9: AIRE HUMEDO. Definir los conceptos fundamentales de aire húmedo y las variables necesarias para caracterizarlo. UNIDAD TEMATICA 10: CICLOS DE MAQUINAS TERMICAS Y FRIGORIFICAS. Estudiar los distintos ciclos de máquinas térmicas y frigoríficas, aplicando las leyes fundamentales de la termodinámica. UNIDAD TEMATICA 11: TERMODINÁMICA DEL FLUJO DE FLUIDOS. Describir la termodinámica del flujo de fluidos y su aplicación en toberas y difusores.

CONTENIDOS SINTÉTICOS Formas de energía y trabajo. Principios de la Termodinámica. Entropía y Exergía. Procesos reversibles e irreversibles. Balances termodinámicos. Gases y sustancias puras. Ecuaciones de estado. Equilibrio de fases. Cálculo de propiedades. Conversión de energía. Análisis termodinámico. CONTENIDOS CONTENIDOS ANALÍTICOS UNIDAD TEMATICA 1: CONCEPTOS FUNDAMENTALES. Definición de parámetros termodinámicos. Dimensiones y unidades. Sistemas Termodinámicos. Propiedades Termodinámicas. Propiedades extensivas e intensivas. Concepto de estado y equilibrio. Función de estado. Relaciones entre parámetros de estado. Ecuaciones de estado para gases ideales y reales. Ecuación de Van der Waals. Ley de los estados correspondientes. Factor de compresibilidad. Otras ecuaciones de estado. Uso de Diagramas y Tablas. UNIDAD TEMATICA 2: PRIMER PRINCIPIO. Energía. Balance de energía. Trabajo. Trabajo reversible e irreversible. Diagrama de Clapeyron. Calor. Conservación de energía. Primer Principio aplicados a sistemas cerrados, circulantes y abiertos a régimen no permanente. Funciones Energía Interna y Entalpía. Propiedades. Diagramas P-h. UNIDAD TEMATICA 3: TRANSFORMACIONES CUASIESTATICAS EN GASES IDEALES. Transformaciones cuasiéstaticas en gases perfectos. Transformaciones isocóricas, isobáricas, isotérmicas, y adiabáticas. Expresión del Calor y Trabajo intercambiados en dichas transformaciones. Relación de Mayer. Ecuación de Poisson. UNIDAD TEMATICA 4: SEGUNDO PRINCIPO DE LA TERMODINAMICA. Segundo Principio de la Termodinámica. Enunciados. Procesos reversibles e irreversibles. Principales causas de irreversibilidad. Teorema de Carnot. Consecuencias. Rendimiento Térmico. Teorema de Clausius. Entropía. Diagramas T-s. Aplicaciones a Sistemas cerrados, circulantes y abiertos a régimen no permanente. UNIDAD TEMATICA 5: EXERGIA

Exergía. Introducción al campo de la exergía. El concepto de exergía en intercambios de Calor y de Trabajo. Trabajo Util y Trabajo perdido. Rendimiento exergético. Análisis Termodinámico de Procesos. Relación entre el trabajo perdido y el trabajo ideal. Grado de Destrucción de la Exergía. Aplicaciones en distintos tipos de sistemas. UNIDAD TEMATICA 6: RELACIONES TERMODINAMICAS. Relaciones termodinámicas. Formulación matemática de la termodinámica. Vínculo entre el Primer Principio y el Segundo. Relación Fundamental. Funciones de Conveniencia y sus relaciones Gibbssianas. Relaciones de Maxwell. Matemática de las variaciones de las propiedades. Aplicaciones al Gas Ideal. UNIDAD TEMATICA 7: PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS. Propiedades de las sustancias puras. Superficies Termodinámicas. Diagramas P-T, T-v, P-v. Equilibrio de fases. Ecuación de Clapeyron. Integración de la ecuación de Clapeyron. Cálculo de la presión de vapor, analítico y gráfico. Regla de Trouton. Regla de Ramsay-Young y de Duhring. Ecuación de Riedel. UNIDAD TEMATICA 8: CALCULO DE PROPIEDADES. Cálculo de propiedades. Residuo Termodinámico. Integración de las ecuaciones diferenciales para el cálculo de propiedades. Cálculo de Volúmenes, entalpías, entropías y exergías en los distintos puntos del diagrama P-T y P-v. Construcción de diagramas Termodinámicos. Diagramas termodinámicos generalizados. UNIDAD TEMATICA 9: AIRE HUMEDO. Aire húmedo. Conceptos fundamentales. Humedad absoluta y relativa. Grado de saturación. Temperaturas de bulbo seco, húmedo, saturación adiabática y rocío. Diagramas Psicrómetrico y de Mollier. Construcción. Utilización del diagrama de Mollier a distintas presiones. UNIDAD TEMATICA 10: CICLOS DE MAQUINAS TERMICAS Y FRIGORIFICAS. Ciclos de maquinas térmicas. Ciclo de Carnot. Segunda Ley de la Termodinámica y escala absoluta de temperaturas. Ciclo de maquinas Térmicas de Vapor. Ciclos frigoríficos de vapor. Ciclos de motores a gas. UNIDAD TEMATICA 11: TERMODINÁMICA DEL FLUJO DE FLUIDOS. Termodinámica del flujo de fluidos. Flujo de fluidos a través de toberas y difusores. La velocidad del sonido. Forma de toberas.

BIBLIOGRAFÍA BIBLIOGRAFÍA OBLIGATORIA TITULO AUTORES EDITORIAL AÑO DE EDICION EJEMPLARES DISPONIBLES Termodinámica Técnica Problemas de Termodinámica Técnica Termodinámica en Ingeniería Química García, C. Alsina 1987 7 García, C. Alsina 1987 4 Smith-Van Ness MC HILL GRAW 1995 1 TERMODINAMICA YONUS A. CENGEL - MICHAEL A. BOLES TERMODINAMICA RICHARD E. QUIMICA PARA BALZHISER - INGENIEROS MICHAEL R. SAMUELS TERMODINAMICA - M.M. ABBOTT TEORIA Y - H.C.VAN PROBLEMAS NESS RESUELTOS PRINCIPIOS DAVID M. BASICOS Y HIMMELBLAU CALCULOS EN INGENIERIA QUIMICA MC HILL GRAW PRENTICE/H ALL INTERNACIO NAL MC GRAW HILL (SERIE SCHAUM) PRENTICE HALL 1996 2 1986 5 1980 8 1995 6 BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA

FORMACIÓN PRÁCTICA FORMACIÓN EXPERIMENTAL: 9 HS RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE INGENIERÍA: - ACTIVIDADES DE PROYECTO Y DISEÑO: -

ARTICULACIÓN CON OTRAS ASIGNATURAS ASIGNATURAS CON QUE SE VINCULA Toma De ALGEBRA Y GEOMETRIA ANALITICA, ANALISIS MATEMATICO I, y ANALISIS MATEMATICO II herramientas matemáticas y algebraicas, De QUIMICA GENERAL características de las sustancias puras De FISICA I y II conocimientos de mecánica y termodinámica. Provee A FISICOQUIMICA Y FENOMENOS DE TRANSPORTE, de tercer nivel, conceptos sobre estado de las sustancias, parámetros de estado y leyes de la termodinámica. A OPERACIONES UNITARIAS I y TECNOLOGIA DE LA ENERGIA TERMICA, de cuarto nivel y a QUIMICA ANALITICA APLICADA, (materia electiva), conocimientos sobre energía, las leyes que rigen sus intercambios y formas de calcular los distintos parámetros que evalúan dichos intercambios. CORRELATIVAS PARA CURSAR CURSADAS: Análisis Matemático II, Física II APROBADAS: Algebra y Geometría Analítica, Análisis Matemático I, Química General, Física I CORRELATIVAS PARA RENDIR EXAMEN FINAL APROBADAS: Análisis Matemático II, integración II (int), Física II

CARACTERÍSTICAS DE LA ACTIVIDAD CURRICULAR DESCRIPCIÓN -Clases teóricas. -Resolución de ejercicios en comisiones. -Trabajos de laboratorio. -Diseño de programas de cálculo para la resolución de ejercicios. -Se emplean: Cuadernillo con diagramas y tablas; bibliografía de apoyo; guías de trabajos prácticos MODALIDAD DE LA ENSEÑANZA Se desarrollan clases teórico-prácticas en las que se resuelven ejercicios en comisiones (30 horas reloj); en algunas unidades se emplean softwares específicos de la materia. Se realizan trabajos prácticos de laboratorio a efectos de clarificar los aspectos teóricos. Se emplea como herramienta de comunicación entre docente-alumno la página web de la asignatura. Se utiliza bibliografía abundante, no limitando la materia a un texto único. EVALUACIÓN La evaluación es continua: se tiene en cuenta el rendimiento del alumno en función de su participación en las clases teórico-prácticas. Para la aprobación de la asignatura se requiere la entrega de un ejercicio integrador correspondiente a las unidades 3,4 y 5, del informe de la práctica de laboratorio y de los trabajos de proyecto realizado en comisiones. Se promociona a través de examen final.

ESTRUCTURA DE LA CÁTEDRA RESPONSABLE DE CÁTEDRA: CAIVANO Jorge Omar ESTRUCTURA DOCENTE PROFESORES: CAIVANO Jorge Omar AUXILIARES: MONEDA Aldo Roque NÚMERO DE COMISIONES 1 NÚMERO DE ALUMNOS POR COMISIÓN 20 PARA ACTIVIDADES TEÓRICAS 20 PARA ACTIVIDADES PRÁCTICAS PROBLEMAS DE EJERCITACIÓN 20 PROBLEMAS DE INGENIERÍA - FORMACIÓN EXPERIMENTAL 20 DE PROYECTO Y DISEÑO -

CRONOGRAMA UNIDAD TEMÁTICA ACTIVIDADES TIEMPO Hasta la semana: 1 CONCEPTOS FUNDAMENTALES CLASES TEORICAS, 12 HORAS RELACIONES DE ESTADO PROBLEMAS DE EJERCITACION, 6 HS RESOLUCION DE PROBLEMAS, 4HS ACTIVIDADES DE EVALUACION 2 HS 3 2 PRIMERO PRINCIPIO CLASES TEORICAS 6 HS PROBLEMAS DE EJERCITACION 6 HS RESOLUCION DE PROBLEMAS 2 HS ACTIVIDADES DE EVALUACION 6HS 5,5 3 TRANSFORMACIONES CLASES TEORICAS 2 HS CUASIESTATICAS EN GASES PROBLEMAS DE EJERCITACION 2 HS IDEALES RESOLUCION DE PROBLEMAS - ACTIVIDADES DE EVALUACION - 6 4 SEGUNDO PRINCIPIO CLASES TEORICAS 3 HS PROBLEMAS DE EJERCITACION 3 HS RESOLUCION DE PROBLEMAS 2 HS ACTIVIDADES DE EVALUACION - 7 5 ENTROPIA CLASES TEORICAS 3 HS PROBLEMAS DE EJERCITACION 3 HS RESOLUCION DE PROBLEMAS 1 HS ACTIVIDADES DE EVALUACION 1 HS 8 6 EXERGIA CLASES TEORICAS 6 HS PROBLEMAS DE EJERCITACION 4 HS RESOLUCION DE PROBLEMAS 4 HS ACTIVIDADES DE EVALUACION 6 HS 11,5 6 RELACIONES TERMODINAMICAS CLASES TEORICAS 4 HS PROBLEMAS DE EJERCITACION 2 HS RESOLUCION DE PROBLEMAS 2 HS

ACTIVIDADES DE EVALUACION - 12.5 7 PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS CLASES TEORICAS 4 HS PURAS PROBLEMAS DE EJERCITACION 2 HS RESOLUCION DE PROBLEMAS 2 HS ACTIVIDADES DE EVALUACION - 13.5 8 CALCULO DE PROPIEDADES CLASES TEORICAS 4 HS PROBLEMAS DE EJERCITACION 2 HS RESOLUCION DE PROBLEMAS 2 HS ACTIVIDADES DE EVALUACION - 14.5 9 AIRE HUMEDO CLASES TEORICAS 2 HS PROBLEMAS DE EJERCITACION 2 HS RESOLUCION DE PROBLEMAS - ACTIVIDADES DE EVALUACION - 15 10 CICLOS DE MAQUINAS TERMICAS CLASES TEORICAS 2 HS PROBLEMAS DE EJERCITACION 2 HS RESOLUCION DE PROBLEMAS ACTIVIDADES DE EVALUACION 15.5 11 TERMODINAMICA DEL FLUJO CLASES TEORICAS 2 HS DE FLUIDOS PROBLEMAS DE EJERCITACION 2 HS RESOLUCION DE PROBLEMAS - ACTIVIDADES DE EVALUACION - 16 El incremento de las horas de evaluación en las semanas 5,5 y 11,5 se debe a la evaluación escrita de las unidades 1-2 y 3-4-5 respectivamente.