UNIVERSIDAD DE SONORA Unidad Regional Centro División de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia Asignatura: Termodinámica II Clave: 9412

Antecedente: Balance de Materia y Energía Consecuente: Transferencia de Calor y Laboratorio de Química II

Créditos: 6 (2h teoría y 2 h taller)

Modalidad: Semipresencial

Horas Semana: 4 Horas curso: 64

Modalidad enseñanza-aprendizaje: Curso / Taller Departamento de Servicio: Ingeniería Química y Metalurgia

Eje de formación: Profesionalizante Carácter: Obligatorio

Competencias específicas a desarrollar del docente:

Identifica, analiza y diagnostica el efecto o impacto de las variables de un proceso físico y/o químico.

Analiza y resuelve problemas relacionados con los cambios fisicoquímicos de materia y energía.

Capacidad para interpretar y evaluar datos derivados de observaciones y mediciones, relacionándolos con la teoría para explicar los fenómenos físicos y/o químicos.

Aplica técnicas de simulación y optimización para determinar los valores más convenientes de las variables de interés en un proceso físico y/o químico.

Conocimiento de las fronteras de la investigación en la Ingeniería Química y sus aplicaciones.

Introducción: La asignatura Termodinámica II tiene la finalidad de apoyar a los estudiantes de Ingeniería Química para su formación en los principios fundamentales de la materia con amplitud, consistencia, solidez y claridad para un tratado extenso y lógico de la termodinámica en procesos abiertos. En la unidad uno se presenta la definición de conceptos de las variables de un proceso y sus mediciones y su importancia con el resto de las asignaturas del plan de estudios y formación del estudiante. En la unidad dos se presenta la aplicación de la primera y segunda ley de la termodinámica en sistemas abiertos. En la tercera unidad se analizan relaciones termodinámicas, tales como la de maxwell y otras. La cuarta unidad tiene como propósito analizar las propiedades volumétricas de los fluidos puros. La quinta unidad se analizan los ciclos termodinámicos y máquinas térmicas. La sexta unidad se describen y analizan los diagramas termodinámicos. La séptima unidad se ven las propiedades de mezclas La octava unidad se presenta el análisis termodinámico de los procesos.

Propósito: La materia proporciona los conocimientos y análisis termodinámicos en los procesos físicos y químicos abiertos y su aplicación .

Objetivo General: Analizar termodinámicamente procesos físicos y químicos abiertos para obtener los requerimientos de calor y trabajo y los cambios que se experimentan con respecto a energía interna, entalpía , entropía y energía libre.

Objetivos Específicos: 1. El alumno utilizará las ecuaciones de estado, ecuaciones empíricas, tablas y diagramas

termodinámicas para calcular propiedades termodinámicas de sustancias puras 2. El estudiante utilizará relaciones termodinámicas para calcular propiedades volumétricas de las

sustancias puras y mezclas. 3. Trabajar en equipo en forma responsable, empática, colaborativo, proactivo, y tolerante para la

solución de problemas y análisis de situaciones o casos donde se involucre cambios de energía. Así mismo deberá comunicarse de forma oral y escrita apropiadamente en español e inglés, tener conocimiento de las tecnologías de la información y la comunicación.

Unidades de Competencias

Unidad de Competencia I. Introducción 1.1. Definiciones 1.2. Concepto de presión y su medición 1.3. Concepto de temperatura y su medición 1.4. Matemáticas y Termodinámica Unidad de Competencia II. La primera y segunda leyes en los procesos termodinámicos en sistemas

abiertos 2.1.Cambios de energía interna, entalpía, entropía y energía libre en sistemas abiertos. 2.2. Procesos reversibles e irreversibles 2.3. Procesos Termodinámicos en sistemas abiertos (isométrico , isobárico, isotérmico,

adiabático y politrópico). Unidad de Competencia III. Algunas Relaciones Termodinámicas 3.1. Introducción 3.2. Relaciones de Maxwell 3.3. Otras relaciones

Unidad de Competencia IV. Propiedades Volumétricas de los Fluidos Puros 4.1. El principio de los estados correspondientes y otras ecuaciones de estado Unidad de Competencia V. Ciclos Termodinámicos y Máquinas Térmicas 5.1. Ciclos más usuales (De Carnot, Otto , Diesel, Reakine) 5.2. Aplicaciones Unidad de Competencia VI. Diagramas Termodinámicas 6.1. Tablas y Diagramas Termodinámicas 6.2. Ecuaciones Empíricas 6.3. Cálculo de propiedades termodinámicas de fluidos reales y su aplicación en los

procesos Unidad de Competencia VII. Propiedades de Mezclas 7.1. Soluciones ideales 7.2. Propiedades molares parciales 7.3. Funciones de exceso Unidad de Competencia VIII. Análisis Termodinámico de los Procesos 8.1. Aplicación a un proceso integral.

Evaluación: criterios generales para la acreditación del curso:

Asistencia a clases 5% Exámenes (3 parciales) (70%) Asignación de problemas específicos y tareas individuales y en grupo (25%) Se recomienda visita industrial a planta termoeléctrica

Bibliografía: Tipo (básica o complementaria)

Smith, J.M. Van Ness, H.C. y Abbott, M.M. Introducción a la Termodinámica de la Ingeniería Química. McGraw-Hill.

Básica

Wark, K. Termodinámica. McGraw-Hill Complementaria

Huang, F.F. Ingeniería Termodinámica, Fundamentos y Aplicaciones, CECSA. Complementaria

Cengel, Y. A.; Boles, M.A. Termodinámica. Mc Graw-Hill, 1996 Básica

Levenspiel. Fundamentos de Termodinámica. Prentice Hall, Primera Edición, 1997.

Complementaria

Desarrollo de las competencias

Resultados del aprendizaje

Actividades educativas

Volumen de trabajo del estudiante

calculado en horas

Evaluación

SEMANA 1

Comprensión de la importancia de la Termodinámica en el desarrollo de procesos

Exposición de contenidos y ejemplos por el maestro. Así como discusión grupal

4

Proyecto 1, ejemplos de aplicación de la Termodinámica.

SEMANA 2

Conocer los conceptos de variables del proceso y su medición (Temperatura)

Exposición y análisis por el maestro. Discusión grupal, analizando y resolviendo problemas relacionados.

4

Proyecto 2, aplicación de las variables del proceso (temperatura ) y su medición.

SEMANA 3

Conocer los conceptos de variables del proceso y su medición (Presión)

Exposición y análisis por el maestro. Discusión grupal, analizando y resolviendo problemas relacionados. Exposición por parte de alumnos.

4

Proyecto 3, aplicación de las variables del proceso (presión) y su medición

SEMANA 4

. Definición y aplicación de la Primera Ley termodinámica en sistemas abiertos.

Exposición y análisis por el maestro. Discusión grupal, analizando y resolviendo problemas relacionados. Exposición por parte de alumnos

4 Proyecto 4,. aplicación de la primera ley de la termodinámica en un sistema abierto.(Proceso Irreversible)

SEMANA 5

Definición y aplicación de la Primera Ley termodinámica en sistemas abiertos.

Exposición y análisis por el maestro. Discusión grupal.

4 Proyecto 5 aplicación de la primera ley de la termodinámica en un sistema abierto.(Proceso reversible)

SEMANA 6

Definición y aplicación de la Segunda Ley termodinámica en sistemas abiertos.

Exposición y análisis por el maestro. Discusión grupal y resolviendo problemas relacionados.

4 Proyecto 7, Definición y aplicación de la Segunda Ley termodinámica en sistemas abiertos.

SEMANA 7

Análisis de las relaciones termodinámicas y sus aplicaciones en los procesos.

Exposición y análisis por el maestro. Discusión grupal y resolviendo problemas relacionados.

4 Proyecto 8, Aplicación de las relaciones de Maxwell y otras en procesos .

SEMANA 8

Definición y aplicación de la Primera Ley termodinámica en sistemas abiertos.

Exposición y análisis por el maestro. Discusión grupal y resolviendo problemas relacionados.

4 Proyecto 9, Aplicación del principio de los estados correspondientes en un proceso termodinámikco.

SEMANA 9

Definición y aplicación de la Primera Ley termodinámica en sistemas abiertos.

Exposición y análisis por el maestro. Discusión grupal.

4 Proyecto 10, Aplicación de otras ecuaciones de estado en un proceso termodinámikco

SEMANA 10

Análisis de los ciclos termodinámicos y su aplicación en los procesos.

Exposición y análisis por el maestro. Discusión grupal y resolviendo problemas relacionados.

4 Proyecto 11, Aplicación del ciclo de Carnot y otto en los procesos.

SEMANA 11

Análisis de los ciclos termodinámicos y su aplicación en los procesos.

Exposición y análisis por el maestro. Discusión grupal, y resolviendo problemas relacionados.

4 Proyecto 12, Aplicación de los ciclos diésel en los procesos.

SEMANA 12

Aplicación de las tablas y diagramas en las propiedades termodinámicos

Exposición y análisis por el maestro. Discusión grupal, y resolviendo problemas relacionados.

4 Proyecto 13, Aplicación de las tablas y diagramas en las propiedades termodinámicos en un proceso.

SEMANA 13

Aplicación de ecuaciones empíricas en las propiedades termodinámicos

Exposición y análisis por el maestro. Discusión grupal.

4 Proyecto 14,. Aplicación de ecuaciones empíricas en las propiedades termodinámicos en un proceso

SEMANA 14

Definir las propiedades de mezclas en soluciones

Exposición y análisis por el maestro. Discusión grupal, y resolviendo problemas relacionados.

4 Proyecto 15, Aplicación de las propiedades de las propiedades molares en una solución binaria.

SEMANA 15

Aplicar el análisis termodinámico en un proceso integral

Exposición y análisis por el maestro. Discusión grupal. Y presentación de video de un proceso termodinámico integral por alumnos.

4 Proyecto 16, Análisis y aplicación termodinámica en un proceso de una planta termoeléctrica.l

SEMANA 16

Aplicar el análisis termodinámico en un proceso integral

Exposición y análisis por un estudiante seleccionado previamente. Discusión grupal. Visita industrial.

4 Proyecto 17, Reporte de visita industrial (planta termoeléctrica)

PERFIL ACADÉMICO DESEABLE DEL RESPONSABLE DE IMPARTIR LA ASIGNATURA

Profesionista en el área de la materia, de preferencia con estudios de posgrado y experiencia académica y laboral.