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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA Clave: 08MSU0017H

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Clave: 08USU04640L

PROGRAMA DEL CURSO:

Termodinámica

DES: Ingeniería

Programa(s) Educativo(s): Ingeniero Químico, Químico Bacteriólogo Parasitólogo y Químico

Tipo de materia: Obligatoria

Clave de la materia: D1213

Semestre: 3º Área en plan de estudios: Núcleo Profesional.

Créditos: 5

Total de Horas por Semana: 5 Ø Teoría: 3 Ø Práctica: 2 Ø Taller: Ø Laboratorio: 2 Ø Prácticas Complementarias: Ø Trabajo extra-clase: 3

Total de horas en el Semestre: 80 Ponderación de Calificación: Teoría: 70% Laboratorio: 30%

Fecha última de actualización Curricular: Enero 2013. Clave y Materia requisito: CQ101 Química

Propósitos del Curso: Que el alumno domine y aplique los fundamentos teórico-prácticos para describir las relaciones entre los factores involucrados en cambios fisicoquímicos de la materia así como en sus variaciones energéticas. Resolver problemas del área aplicando el conocimiento y experiencia adquiridos.

Competencias

(Tipo y Nombre de las Competencias)

Contenidos (Unidades, Temas y Subtemas)

Resultados de Aprendizaje (Por Unidad)

P6 Investigación P7 Ciencias básicas de ingeniería. B2 Solución de problemas. B5 Trabajo en equipo y liderazgo.

1. GASES IDEALES. Estados de agregación: Gases. Ley de Boyle-Mariotte. Ley de Charles-Gay-Lussac. Ley combinada de los gases. Ley general del estado gaseoso. Densidad de los gases. Ley de Difusión de Graham.. Ley de Dalton de las presiones parciales. Ley de Amagat de los volúmenes parciales. Fracción molar. Composición porcentual en mezclas de gases. Peso molecular promedio de gases.

Explica cambios físico-químicos de acuerdo con las leyes de los gases, y describe las relaciones de propiedades termodinámicas como presión, temperatura, volumen y masa de sustancias puras y mezclas de gases. Resuelve problemas aplicando las ecuaciones matemáticas que relacionan las propiedades que describen el estado y comportamiento de un sistema gaseoso.

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2. TEORÍA CINÉTICO-MOLECULAR DE LOS GASES.

Postulados. Modelo y deducción matemática. Velocidades moleculares. Colisiones moleculares y recorrido libre medio.

Explica los cambios fisicoquímicos empleando la Teoría cinético molecular de los gases. Relaciona el comportamiento macroscópico de un sistema gaseoso con el modelo molecular propuesto. Deriva la ecuación de la ley del gas ideal a partir de los postulados y del modelo matemático de la teoría cinética. Resuelve problemas usando ecuaciones para determinar velocidades moleculares, colisiones moleculares y recorrido libre medio.

3. GASES REALES. Desviación del comportamiento ideal. Interacciones moleculares. Diagrama de fase líquido-vapor. Principio de continuidad de los estados: fenómeno de condensación. Valores críticos y su significación. Otras ecuaciones de estado: Van der Waals, Virial. Factor de compresibilidad. Principio de estados correspondientes. Valores reducidos. Diagramas de factor de compresibilidad.

Explica las desviaciones del comportamiento ideal de los gases reales de acuerdo con propiedades como interacciones moleculares y peso molecular. Identifica las diferentes fases de una sustancia en un diagrama sólido-líquido-vapor-gas (diagrama de fases). Explica el fenómeno de condensación de un vapor de acuerdo con el principio de continuidad de los estados. Identifica los valores críticos en un diagrama de fases. Resuelve problemas usando otras ecuaciones de estado: Van der Waals, Virial, etc. y factor de compresibilidad mediante diagramas de Nelson-Obert.

4. PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA.

Sistemas termodinámicos. Propiedades intensivas y extensivas. Calor y Trabajo. Funciones termodinámicas. Calores específicos en gases y su relación: Coeficiente adiabático. Reversibilidad y trabajo máximo. Experimento Joule-Thompson Procesos termodinámicos en gases. Proyección diagramas PV. Ciclos termodinámicos: Ciclo de Carnot.

Explica los diferentes tipos de sistema de acuerdo al intercambio de materia y energía entre sistema y su entorno. Identifica las propiedades extensivas e intensivas en un sistema. Explica la relación entre reversibilidad y trabajo máximo y su aplicación en procesos termodinámicos con gases ideales. Identifica los diferentes tipos de procesos termodinámicos en sistemas cerrados con gases ideales. Explica la diferencia entre calor específico y capacidad calorífica. Explica el ciclo de Carnot. Resuelve problemas aplicando ecuaciones matemáticas en cada proceso termodinámico, calculando los cambios en propiedades punto y trayectoria.

5. TERMOQUÍMICA. Definiciones básicas. Entalpía de formación. Entalpía de combustión. Entalpía de reacción. Entalpía de enlace. Ley de Hess. Variación de Entalpía y Entropía de una reacción química.

Identifica las diferentes manifestaciones de energía según el tipo de reacción química. Explica la aplicación de la ley de Hess, la relación entre la primera y segunda ley en los cambios físicos como químicos en una reacción. Resuelve problemas usando ecuaciones termoquímicas determinando y usando valores conocidos de entalpía de: formación, reacción, solución, disolución y combustión, así como energías de enlace.

6. SEGUNDA Y TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA.

Entropía: desigualdad de Clausius. Relación de cambios de Entropía con procesos termodinámicos en gases. Entropía y espontaneidad de los procesos. Tercera Ley. La entropía en los cambios químicos.

Explica el concepto de entropía desde el punto de vista físico y energético usando ecuaciones de desigualdad de Clausius. Resuelve problemas usando valores de entropía absoluta para calcular cambios de entropía en procesos químicos. Resuelve problemas usando ecuaciones que determinan el cambio de entropía en procesos termodinámicos en sistemas cerrados para gases ideales. Relaciona la tercera ley de la termodinámica con los cambios entrópicos.

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FUENTES DE INFORMACIÓN

(Bibliografía / Lecturas)

EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES (Criterios y Evidencias integradoras del desempeño)

1. Principios básicos de Fisicoquímica. Edmundo Luis Rocha Castro. Textos Universitarios. Universidad Autónoma de Chihuahua. 2. Fisicoquímica. Laidler, K.J y Meiser, J.H. Ed. CESCSA 5ta. Ed. México 2003 3. Termodinámica. Obert-Gaggioli. McGraw-Hill. 4. Fisicoquímica. Ball, D.W. Ed. Thompson. 1era. Ed. México 2004 5. Fundamentos de Fisicoquímica. Maron y Prutton. Ed. Limusa 6. Fisicoquímica. Castellan, G.W. Anderson-Wesley Iberoamericana. 2da. ed. 1996

Reconocimientos Parciales: Evidencias (Actividades Integradoras): Problemas de Aplicación Exposiciones en equipo del objeto de estudio y del proyecto experimental Evaluación Individual, resolución de cuestionarios.

Reconocimiento Integrador Final: Evidencias: (Trabajo Integrador Final) Evaluación individual, resolución de problemas con énfasis en problemas reales.

Elaboración: M.C. Luis Fernando Ovalle M. Lic. María de Montserrat Espín Basany M.C. Miriam Gabriela Flores Dra. Luisa Piroshka Terrazas Bandala

ENERO 2013

Avance programático

S e m a n a s

Unidades de aprendizaje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1. Gases Ideales. X X X 2. Teoría Cinético Molecular de los gases. X X 3. Gases Reales. X X 4. Primera Ley de la Termodinámica. X X X 5. Segunda y Tercera Ley de la Termodinámica. X X 6. Termoquímica. X X