Guía Docente 2010/11 - IqTMA-UVa - Universidad de Valladolid

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un sistema, interpretar los resultados obtenidos en relación con losprincipios establecidos en el desarrollo de la asignatura, etc- Capacidad para realizar el análisis energético de cualquier procesocíclico así como su representación gráfica en diferentes espaciostermodinámicos- Dominio de la resolución de ejercicios algebraicos sencillos talescomo generar una ecuación a partir de otra, expresar una ecuaciónen función de variable independientes nuevas, etc.- Aprender a “leer” la ecuación que expresa la diferencial de unamagnitud termodinámica que es función de estado para así poderextraer la información que contiene (variables independientes,identificación de las primeras derivadas parciales con magnitudestermodinámicas, derivadas segundas cruzadas, etc.)- Consolidar la experiencia de cálculo numérico mediante laconsideración de eejercicios que conducen a una ecuacióntrascendente, a una integración numérica, etc.- Manejo de fuentes bibliográficas tanto en soporte papel comoelectrónico para adquirir información acerca de temas concretos.- Contribuir a la mejora de su capacidad de comunicación oralmediante la exposición pública de una cuestión o la resolución de unproblema, razonando su exposición y contestando a las dudas opreguntas que se le puedan formular.- Mejorar en el proceso de aprendizaje a pensar, a razonar, areflexionar, a sintetizar, etc- Adquirir o, en su caso, mejorar el hábito del trabajo en equipo- Contribuir a desarrollar su capacidad de creación, de iniciativa, etc.- Consolidar el hábito de trabajo, reforzar la filosofía del esfuerzo, elejercicio de la responsabilidad, la capacidad de decisión, etc.VIII.- TEMARIO Y PLANIFICACIÓN TEMPORALTemasHorasAPARTADO I : OBJETIVOS Y CONCEPTOS INICIALES1Etapas para desarrollar una ciencia.- Objeto de la Termodinámica.- Sistema termodinámico.Volumen de control.- Paredes y ligaduras termodinámicas.- Descripciones microscópica ymacroscópicaAPARTADO II : ESTRUCTURA FORMAL1,51234Primer postulado.- Hechos experimentales. Estado de equilibrio termodinámico.—Variables termodinámicas.- Variables y funciones de estado:- Funciones 2homogéneas:Teorema de Euler.- Espacio termodinámico.- Procesos termodinámicosSegundo postulado. Hechos experimentales. Parametrización del estado de equilibrio.Temepratura.- Termómetro patrón.- Escalas termométricas.- Escala Internacional de 2TemperaturaFormulación matemática del segundo postulado: ecuaciones de estado energética ytérmica.- Información dispensada por la ecuación térmica: coeficientes térmicos 1,5Primer principio (ley de conservación de la energía).- Energía interna, calor y trabajo.Trabajo de configuración y trabajo disipativo.- Hechos experimentales. Formulación 2matemática del primer principio.- Aplicación a sistemas que experimentan los procesosINGENIERO QUÍMICO 2º CURSO 36

5678910siguientes: adiabáticos, cíclicos y de trabajo total nulo.- Análisis energético de motorestérmicos, refrigeradores y termobombas.Evaluación de la energía puesta en juego en forma de trabajo de configuración paradiferentes sistemas termodinámicos.- Expresión generalizada para el trabajo de 1configuraciónInformación dispensada por la ecuación energética de estado: propiedades energéticas.-Ecuación energética del gas ideal. Proceso de expansión libre y adiabática.Ley de Joule.- 2Evaluación de la energía puesta en juego en forma de calorProcesos termodinámicos fundamentales.- ecuación funcional de un proceso.- Procesospolitrópicos. Índice de politropía.- Procesos isotermos, isóbaros, isócoros y adiabáticos 1Segundo principio (ley de transformación de la energía).- Hechos experimentales.-Necesidad del segundo principio.- Formulaciones tradicionales.- Procesos reversibles eirreversibles. Teorema de Carnot.- Limitaciones del segundo principio sobre los ciclos de 3potencia. Corolario de Carnot.- escala absoluta de temperatura.- Rendimiento de lasmáquinas térmicas (motores, frigoríficos y termobombas) en función de la temperaturaabsolutaNuevo corolario del segundo principio: desigualdad de Clausius.- Carácter holonómico de ladiferencial del calor. Función entropía. Formulación del segundo principio para procesos 3reversibles.- Relación entre las ecuaciones energética y térmica de estado.Consecuencias.Ecuaciones TdS. -Evaluación de variaciones de entropíaFormulación del segundo principio para procesos irreversibles.- Aplicación del segundoprincipio al conjunto sistema más entorno.- Principio de incremento de entropía 11112Otras facetas de la entropía: entropía y energía; entropía y desorden:- Balance de entropíaen sistemas cerrados.- Balance de entropía en volúmenenes de control.- Energía utilizable:conceptos de estado muerto y de exergía.- Balance de exergía en un sistema cerradoTercer principio.- Limitaciones del formalismo elaborado hasta ahora.- Necesidad de unnuevo principio.- Hechos experimentales. Teorema de Nernst.- Diversos enunciados deltercer principio—Consecuencias.- Evaluación de afinidades químicas.- Cálculo de entropíasabsolutas. Cosntante química (*)(*) Con el fin de ofrecer la perspectiva más amplia posible y el desarrollo completo de este principio y teniendo encuenta, además, la cronología de la aparición de las cuestiones que debe resolver, este tema será desarrollado alfinal del apartado III.APARTADO III: METODOLOGÍA2,51Análisis termodinámico de un sistema.- Representaciones energética y entrópica.- Ecuaciónfundamental de una representación termodinámica.- Ecuaciones de Gibbs, de Euler y deGibbs-Duhem1,523Condiciones de equilibrio de un sistema termodinámico.- Estudio particular de un sistemaaislado y de un sistema que evoluciona a entropía y volumen constantes. Condiciones de 1equilibrio térmico y mecánicoSistemas termodinámicos con número variable de partículas.- Potencial químico.- Condiciónde equilibrio material 145Representaciones termodinámicas (o potenciales termodinámicos) de Helmholtz y deGibbs.- Información que pueden dispensar y significado físico.- representación entálpica(potencial entalpía).- Procesos de estrangulación. Rerlaciones entre potencialestermodinámicos. Ecuaciones de Gibbs-HelmholtzTercer principio.- Limitaciones del formalismo elaborado hasta ahora.- Necesidad de unnuevo principio.- Hechos experimentales. Teorema de Nernst.- Diversos enunciados deltercer principio—Consecuencias.- Evaluación de afinidades químicas.- Cálculo de entropíasabsolutas. Cosntante química32INGENIERO QUÍMICO 2º CURSO 37

5678910siguientes: adiabáticos, cíclicos y <strong>de</strong> trabajo total nulo.- Análisis energético <strong>de</strong> motorestérmicos, refrigeradores y termobombas.Evaluación <strong>de</strong> la energía puesta en juego en forma <strong>de</strong> trabajo <strong>de</strong> configuración paradiferentes sistemas termodinámicos.- Expresión generalizada para el trabajo <strong>de</strong> 1configuraciónInformación dispensada por la ecuación energética <strong>de</strong> estado: propieda<strong>de</strong>s energéticas.-Ecuación energética <strong>de</strong>l gas i<strong>de</strong>al. Proceso <strong>de</strong> expansión libre y adiabática.Ley <strong>de</strong> Joule.- 2Evaluación <strong>de</strong> la energía puesta en juego en forma <strong>de</strong> calorProcesos termodinámicos fundamentales.- ecuación funcional <strong>de</strong> un proceso.- Procesospolitrópicos. Índice <strong>de</strong> politropía.- Procesos isotermos, isóbaros, isócoros y adiabáticos 1Segundo principio (ley <strong>de</strong> transformación <strong>de</strong> la energía).- Hechos experimentales.-Necesidad <strong>de</strong>l segundo principio.- Formulaciones tradicionales.- Procesos reversibles eirreversibles. Teorema <strong>de</strong> Carnot.- Limitaciones <strong>de</strong>l segundo principio sobre los ciclos <strong>de</strong> 3potencia. Corolario <strong>de</strong> Carnot.- escala absoluta <strong>de</strong> temperatura.- Rendimiento <strong>de</strong> lasmáquinas térmicas (motores, frigoríficos y termobombas) en función <strong>de</strong> la temperaturaabsolutaNuevo corolario <strong>de</strong>l segundo principio: <strong>de</strong>sigualdad <strong>de</strong> Clausius.- Carácter holonómico <strong>de</strong> ladiferencial <strong>de</strong>l calor. Función entropía. Formulación <strong>de</strong>l segundo principio para procesos 3reversibles.- Relación entre las ecuaciones energética y térmica <strong>de</strong> estado.Consecuencias.Ecuaciones TdS. -Evaluación <strong>de</strong> variaciones <strong>de</strong> entropíaFormulación <strong>de</strong>l segundo principio para procesos irreversibles.- Aplicación <strong>de</strong>l segundoprincipio al conjunto sistema más entorno.- Principio <strong>de</strong> incremento <strong>de</strong> entropía <strong>11</strong><strong>11</strong>2Otras facetas <strong>de</strong> la entropía: entropía y energía; entropía y <strong>de</strong>sor<strong>de</strong>n:- Balance <strong>de</strong> entropíaen sistemas cerrados.- Balance <strong>de</strong> entropía en volúmenenes <strong>de</strong> control.- Energía utilizable:conceptos <strong>de</strong> estado muerto y <strong>de</strong> exergía.- Balance <strong>de</strong> exergía en un sistema cerradoTercer principio.- Limitaciones <strong>de</strong>l formalismo elaborado hasta ahora.- Necesidad <strong>de</strong> unnuevo principio.- Hechos experimentales. Teorema <strong>de</strong> Nernst.- Diversos enunciados <strong>de</strong>ltercer principio—Consecuencias.- Evaluación <strong>de</strong> afinida<strong>de</strong>s químicas.- Cálculo <strong>de</strong> entropíasabsolutas. Cosntante química (*)(*) Con el fin <strong>de</strong> ofrecer la perspectiva más amplia posible y el <strong>de</strong>sarrollo completo <strong>de</strong> este principio y teniendo encuenta, a<strong>de</strong>más, la cronología <strong>de</strong> la aparición <strong>de</strong> las cuestiones que <strong>de</strong>be resolver, este tema será <strong>de</strong>sarrollado alfinal <strong>de</strong>l apartado III.APARTADO III: METODOLOGÍA2,51Análisis termodinámico <strong>de</strong> un sistema.- Representaciones energética y entrópica.- Ecuaciónfundamental <strong>de</strong> una representación termodinámica.- Ecuaciones <strong>de</strong> Gibbs, <strong>de</strong> Euler y <strong>de</strong>Gibbs-Duhem1,523Condiciones <strong>de</strong> equilibrio <strong>de</strong> un sistema termodinámico.- Estudio particular <strong>de</strong> un sistemaaislado y <strong>de</strong> un sistema que evoluciona a entropía y volumen constantes. Condiciones <strong>de</strong> 1equilibrio térmico y mecánicoSistemas termodinámicos con número variable <strong>de</strong> partículas.- Potencial químico.- Condición<strong>de</strong> equilibrio material 145Representaciones termodinámicas (o potenciales termodinámicos) <strong>de</strong> Helmholtz y <strong>de</strong>Gibbs.- Información que pue<strong>de</strong>n dispensar y significado físico.- representación entálpica(potencial entalpía).- Procesos <strong>de</strong> estrangulación. Rerlaciones entre potencialestermodinámicos. Ecuaciones <strong>de</strong> Gibbs-HelmholtzTercer principio.- Limitaciones <strong>de</strong>l formalismo elaborado hasta ahora.- Necesidad <strong>de</strong> unnuevo principio.- Hechos experimentales. Teorema <strong>de</strong> Nernst.- Diversos enunciados <strong>de</strong>ltercer principio—Consecuencias.- Evaluación <strong>de</strong> afinida<strong>de</strong>s químicas.- Cálculo <strong>de</strong> entropíasabsolutas. Cosntante química32INGENIERO QUÍMICO 2º CURSO 37

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