Termodinámica y Cinética - Instituto Tecnológico de Saltillo

ASIGNATURA: TERMODINÁMICA Y CINÉTICA
1. DATOS DE LA ASIGNATURA
Nombre de la asignatura:
TERMODINÁMICA Y CINÉTICA
Línea de investigación o de trabajo: las tres líneas
Modelación y simulación de materiales y procesos, Procesos y
transformación de materiales, Materiales Avanzados
Horas teoría-horas prácticas-horas trabajo adicional-horas totales-créditos
48 – 20 – 100 – 168 – 6
2. HISTORIAL DE LA ASIGNATURA
Lugar y fecha de
Participantes
elaboración o revisión
Instituto Tecnológico de Dr. Guillermo González Múzquiz
Saltillo
Mayo de 2010
Observaciones
(cambios y justificación)
Reestructuración del
plan de estudios de la
Maestría en Ciencias en
Materiales en el
Instituto Tecnológico de Dr. José L. Serrano Toledo
Saltillo
Dr. Guillermo González Múzquiz
Mayo de 2009
Dr. Eduardo Valdés Covarrubias
Consejo Académico de
Posgrado
3. PRE-REQUISITOS Y CORREQUISITOS
Asignatura obligatoria en el primer semestre de la maestría.
4. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
Proporcionar y analizar los conceptos de la termodinámica y cinética, para
su
aplicación a sistemas de reacción, soluciones y diagramas de equilibrio, así como a la
cinética de reacción y fenómenos de difusión.
5. APORTACIÓN AL PERFIL DEL GRADUADO
Contribuye al desarrollo de una visión clara y más amplia, para entender el
procedimiento de aplicación de la teoría, tanto del análisis termodinámico, como de la
modelación cinética y los mecanismos que controlan el avance del proceso de
elaboración de materiales.
6. CONTENIDO TEMÁTICO POR TEMAS Y SUBTEMAS
UNIDAD
1
TEMAS
Conceptos fundamentales
Objetivo: el alumno
comprenderá y aplicará los
fundamentos de la
termodinámica clásica a
resolución de problemas
relacionados al uso de
SUBTEMAS
1.1 Primera ley de la termodinámica
1.1 Segunda ley de la termodinámica
1.2 Funciones auxiliares
1.3 Tercera ley de la termodinámica
1.4 Resolución de problemas
UNIDAD
TEMAS
energía.
Tiempo: 9 hrs - clase
Termodinámica de equilibrio
2
Objetivo: el alumno
entenderá y aplicará los
conceptos teóricos de la
termodinámica de equilibrio
para predecir la dirección de
las reacciones en estudio.
Tiempo: 9 hrs- clase
Teoría de Soluciones
3
Objetivo: El alumno
entenderá y aplicará los
conceptos de soluciones a la
construcción de diagramas
de fases, y podrá resolver
problemas de reacciones en
sistemas multi-componentes.
Tiempo: 9 hrs-clase
Modelación cinética
4
5
Objetivo: el alumno
entenderá y aplicará los
diferentes conceptos teóricos
de acuerdo al proceso para
determinar los parámetros
cinéticos que controlan el
proceso.
Tiempo: 12 horas-clase
Termodinámica estadística
Objetivo: El alumno
entenderá y aplicará los
conceptos teóricos, leyes de
la mecánica clásica y de la
estadística para predecir las
propiedades de la materia.
Tiempo: 9 hrs-clase
SUBTEMAS
2.1 Sistemas mono-componentes
2.2 Reacciones en fase gaseosa
2.3 Celdas electro-químicas
2.3 Reacciones heterogéneas
2.4 Análisis termodinámico en equilibrio
2.5 Casos de estudio.
3.1. Leyes fundamentales
3.2. Funciones termodinámicas de
solución.
3.3. Clasificación de soluciones:
a).- Soluciones ideales
b).- Soluciones no ideales
c).- Soluciones regulares
3.4 Diagramas de fases, G-XA
3.5 Equilibrio de reacción multicomponentes.
3.6 Casos de estudio
4.1 Aspectos teóricos, leyes empíricas y
mecanismos control de proceso
4.2 Proceso con reacciones
heterogéneas
4.3 Proceso con reacciones electroquímicas
4.4 Modelos cinético aplicado a difusión
4.5 Modelos cinéticos aplicados a la
nucleación y crecimiento de fases.
4.6 Casos de estudio
5.1 Teoría cinética e hipótesis básica
5.2 Probabilidad y estados de energía
5.3 Distribución de Boltzman-Maxwell
5.4 Distribución Fermi-Dirac
5.5 Distribución Bose-Einstein
5.6 Aplicaciones prácticas
7. METODOLOGÍA DE DESARROLLO DEL CURSO




Aprendizaje basado en problemas
Técnica TKJ para solución de problemas
Elaboración de modelos matemáticos para describir la cinética de proceso
Promover la asistencia a conferencias y seminarios relacionados con los temas
del curso.
8. SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN
 Dos exámenes parciales.
 Seminarios sobre temas relacionados con termodinámica y cinética
 Evaluación de tareas sobre resolución de problemas
 Participación en clase.
1.
9.BIBLIOGRAFÍA
1. Upadhyaya G.S. “Metallurgical thermodynamics and kinetics”, International
series in materials science & technology, volume 25, India, 1997.
2. Peris Aguilar J. “Curso de termodinámica”, Alhambra Universidad, impreso en
España, 2001.
3. Castellan Gilbert W. “Fisicoquímica” Fondo Educativo Interamericano, S.A.,
Impreso en los E.U.A., 2007.
4. Y. K. Rao “Stoichiometry and thermodynamics of metallurgical processes”
Cambridge University, N.Y. 1985.
5. Gaskell D.R. “Introduction to metallurgical thermodynamics”. Ed. Mc. Graw Hill,
México, 1990.
6. Coudier L., Hopkins D.W. “Fundamentals of metallurgical processes”. The
Pergamon Textbook, N.Y. 1990.
7. Habashi F. “Principles of extractive metallurgical”, Volumen I, Ed. Gordon and
Breach 2ª. Ed., Londres, 1980.
10. CATEDRÁTICO RESPONSABLE: Dr. Guillermo González Múzquiz