Termodinámica - Universidad Autónoma de Coahuila

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE COAHUILA
Escuela Superior de Ingeniería
Carrera: Ingeniero en Recursos Minerales y Energéticos
Asignatura: TERMODINÁMICA
Área del Conocimiento: CIENCIA DE LA INGENIERÍA
Generales de la Asignatura:
Nombre de la Asignatura:
TERMODINÁMICA
Clave Asignatura:
Nivel:
Carrera:
Frecuencia (h/semana):
Teoría:
Laboratorio:
Total horas en el período escolar:
Créditos:
Fecha de Elaboración:
INGENIERÍA
ING. EN REC. MINERALES Y ENERGÉTICOS
5 HORAS
3 HORAS
2 HORAS
8 CREDITOS
Objetivo general:
Al final de este curso el alumno conocerá acerca de la transformación de la energía y
sus limitaciones, así como las diferentes propiedades de las sustancias.
Descripción sintética:
1. conocer los conceptos y definiciones fundamentales.
2. Analizar la primera ley de la termodinámica.
3. Identificar el equilibrio entre fases.
4. Conocer los fundamentos del gas ideal y señalar otras ecuaciones de estado.
5. Analizar la segunda ley de la termodinámica y sus consecuencias. 6. Reconocer la
propiedad entropía.
Aportación de la asignatura al Perfil del Egresado:
Contenido (temario):
1. Conceptos y definiciones.
1.1 Definir con sus propias palabras qué se entiende por termodinámica.
1.2 Definir con sus propias palabras qué es un sistema.
1.3 Identificar si un sistema es abierto, cerrado, o aislado al trazar sus límites.
1.4 Definir propiedad termodinámica, propiedad intensiva y propiedad extensiva.
1.5 Identificar si una cantidad es una propiedad termodinámica y de qué tipo.
1.6 Definir estado, proceso, trayectoria y ciclo.
1.7 Establecer la diferencia entre presión absoluta manométrica y presión barométrica o
atmosférica.
1.8 Establecer las diferentes unidades de presión más usadas.
1.9 Reconocer las diferentes escalas de temperatura más comunes. Kelvin, Celsius,
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Fahrenheit, Rankine.
1.10 Convertir la temperatura de una escala a otra.
2. Energía y la primer ley de la termodinámica.
2.1 Definir trabajo.
2.2 Identificar si un sistema hace trabajo sobre sus alrededores o viceversa.
2.3 Evaluar el trabajo desarrollado por un sistema cerrado, sin fricción y cuya presión es
uniforme.
2.4 Evaluar el trabajo desarrollado por un sistema abierto operando en estado estable, con una
entrada y una salida de flujo y sin fricción.
2.5 Determinar el trabajo en un proceso cíclico.
2.6 Definir calor y proceso adiabático.
2.7 Identificar si un sistema transfiere calor hacia sus alrededores o viceversa.
2.8 Establecer la primera ley de la termodinámica en forma general.
2.9 Establecer la primera ley de la termodinámica en un sistema cerrado.
2.10 Establecer la naturaleza de la energía almacenada.
2.11 Establecer la dependencia de la energía interna con otros propiedades.
2.12 Hacer uso de la primera ley de la termodinámica en diferentes sistemas cerrados, con o
sin fricción.
2.13 Establecer la primera ley de la termodinámica en un sistema abierto operando en estado
estable, con una entrada y una salida y flujo.
2.14 Definir la propiedad entalpía.
2.15 Hacer uso de la primera ley de la termodinámica en diferentes sistemas abiertos operando
en estado estable, con o sin fricción.
2.16 Definir qué se entiende por máquina térmica y por eficiencia.
2.17 Definir qué se entiende por refrigerador y por coeficiente de funcionamiento.
2.18 Definir qué se entiende por bomba de calor.
2.19 Determinar la eficiencia o el coeficiente de funcionamiento, según sea el caso, para una
máquina o un refrigerador.
3. Equilibrio entre frases.
3.1 Establecer el equilibrio líquido-vapor con los diagramas presión temperatura, presiónvolumen especifico y presión-entalpía.
3.2 Establecer claramente los estados de líquido comprimido o subenfriado, líquido saturado,
vapor húmedo, vapor saturado seco y vapor sobrecalentado.
3.3 Definir titulo y humedad.
3.4 Representar el diagrama de fases en forma gráfica.
3.5 Definir calor latente de vaporización, de fusión y de sublimación.
3.6 Hacer uso de las tablas del vapor de agua y del Freón 12.
3.7 Hacer uso de las tablas de propiedades en sistemas abiertos y cerrados, particularmente
en los diferentes sistemas que constituyen una planta de generación de vapor y un sistema de
refrigeración.
3.8 Definir los calores específicos a presión y a volumen constante.
4. El gas ideal. Nociones sobre gases reales.
4.1 Establecer la definición de un gas ideal.
4.2 Establecer la ecuación de estado de un gas ideal en diferentes formas.
4.3 Calcular la densidad, volumen específico, presión o temperatura de un gas ideal en un
estado dado. Observar el comportamiento de las líneas isotérmicas, isobáricas, o isométricas
en un diagrama presión-volumen.
4.4 Establecer la diferencia (cp-cv) en un gas ideal.
4.5 Obtener la relación entre la presión y el volumen específico para un proceso adiabático sin
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fricción, en que el medio de trabajo es un gas ideal con calores específicos constantes.
4.6 Obtener la relación entre la presión y la temperatura, el volumen específico y la
temperatura para un proceso adibático sin fricción.
4.7 Definir proceso politrópico.
4.8 Establecer las relaciones que obedece un proceso politrópico y su uso.
4.9 Definir el factor de compresibilidad generalizado z y saber hacer uso de éste.
4.10 Establecer la ecuación de estado de van de Waals y sus limitaciones.
5. La segunda ley de la termodinámica y sus consecuencias.
5.1 Establecer la segunda ley de la termodinámica de acuerdo con el enunciado de clausius.
5.2 Establecer la segunda ley de la termodinámica de acuerdo con el enunciado de KelvinPlanck.
5.3 Reconocer la trascendencia de la segunda ley de la termodinámica.
5.4 Definir e identificar los procesos reversibles y los irreversibles.
5.5 Establecer el principio de Carnot.
5.6 Identificar el ciclo de Carnot y resolver problemas de aplicación relacionados con este ciclo
termodinámico.
5.7 Identificar el ciclo Stirling y el ciclo Ericsson.
5.8 Establecer la desigualdad de Clausius y las consecuencias que éste implica.
5.9 Definir la propiedad termodinámica entropía.
5.10 Calcular la diferencia de entropía que se experimenta en un proceso reversible o
irreversible haciendo uso de su definición.
5.11 Establecer el principio de incremento de entropía.
5.12 Emplear las ecuaciones Tds (ecuaciones Gibbsianas) para el cálculo de diferencias en
entropía.
5.13 Hacer uso de diagrama temperatura-entriopía.
5.14 Calcular la diferencia de entropía que se experimenta en un proceso en que el medio de
trabajo es vapor de agua o Freón 12.
6. Energía disponible, Trabajo máximo y Disponibilidad.
6.1 Definir con sus propias palabras que es energía disponible y energía no disponible.
6.2 Calcular las energías disponibles y no disponibles en un proceso.
6.3 Determinar el trabajo máximo asociado con un sistema cerrado.
6.4 Determinar el trabajo máximo útil asociado con un sistema cerrado.
6.5 Determinar el trabajo máximo asociado con un sistema abierto operando en estado estable,
con una entrada y una salida de flujo.
6.6 Definir disponibilidad con sus propias palabras.
6.7 Calcular la disponibilidad de un sistema.
7. Relaciones Termodinámicas.
7.1 Derivar las Ecuaciones de Maxwell
7.2 Identificar las diferentes ecuaciones de estado completas y obtener las propiedades p,t,u,h,
etc. de estas ecuaciones.
7.3 Definir analíticamente y analiza el coeficiente de Joule-Thomson.
7.4 Relacionar entre sí los calores específicas a presión y a volumen constante.
7.5 Determinar las diferentes expresiones generales para calcular diferentes de entalpía, en
energía interna y en entropía.
7.6 Conocer la ecuación de estados de Redick.Kwong y Beattie-Bridgman.
7.7 Hacer uso de las Ecuaciones de Bridgman.
8. Ciclos Termodinámicos.
8.1 Analizar el ciclo Otto.
8.2 Analizar el ciclo Diesel.
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8.3 Analizar el ciclo Brayton.
8.4 Comparar la eficiencia térmica de los ciclos anteriores mediante un análisis gráfico.
8.5 Analizar el ciclo Rankine.
9. Mezcla de gases ideales.
9.1 Definir con sus propias palabras qué es fracción másica y fracción molar.
9.2 Establecer las leyes de Dalton y Amagat.
9.3 Determinar el análisis gravimétrico de una mezcla de gases ideales a partir del análisis
volumétrico y viceversa.
9.4 Establecer las diferentes propiedades de una mezcla de gases ideales, tales como energía
interna, entalpía, entropía, etc.
9.5 Hacer el análisis termodinámico de un sistema en que el medio de trabajo es una mezcla
de gases ideales.
9.6 Definir analíticamente la humedad relativa y la humedad específica del aire ambiente.
9.7 Definir con sus propias palabras que es la temperatura de bulbo seco, la temperatura de
punto de rocío, la temperatura de saturación adiabática y la temperatura de bulbo húmedo.
9.8 Usar la carta psicométrica en diversos procesos de aire acondicionado.
Descripción detallada del contenido de las Unidades:
Objetivos por Unidad:
Evaluación del Curso:
Tipo de evaluación
Porcentaje
Desarrollo del Conocimiento
Exámenes parciales
Examen Final
Tareas
Proyectos
Participación en el aula
%
%
%
%
%
Desarrollo de Habilidades
Trabajo en equipo
Comunicación oral y escrita
Planteamiento y solución de problemas
%
%
%
Desarrollo de Actitudes
Responsabilidad
Colaboración
Compromiso
%
%
%
TOTAL
100 %
Material o Equipo Requerido:
Frecuencia de uso
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Pizarrón/gis
Pizarrón blanco/marcadores
Proyector de acetatos
Cañón
Problemarios
Modelos
Prototipos
Software
Laboratorio
Bibliografía:
J. A. Manrique, Rafael S. Cárdenas.
Termodinámica.
Harper & Row Latinoamericana.
2a edición, 1980.
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“Lic. Adolfo López Mateos”
Asignatura:
Escuela Superior de Ingeniería
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RESPONSABLES
Director de la Escuela Superior de Ingeniería
Lic. Francisco Rico Perez
Secretario Académico de la Escuela
Diseñador de la Asignatura
M.C. Hector Torres Mireles
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