Clasificaciones, modalidades y tendencias de investigación educativa.
4 Termodinamica.doc
1. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
FRANCISCO DE MIRANDA
VICERRECTORADO ACADÉMICO
DISEÑO INSTRUCCIONAL
UNIDAD CURRICULAR: TERMODINÁMICA
DATOS GENERALES
ÁREA PROGRAMA DEPARTAMENTO
Tecnología Currículo Nuclear Básico Energética
DATOS REFERENCIALES
COMPONENTE /EJE CURRICULAR:
Formación Científico Tecnológica
SEMESTRE:
IV
CÓDIGO:
250404
REQUISITOS:
Matemática III
CARÁCTER:
Obligatoria
HORAS SEMANALES: Cuatro (04)
T_02_ P 02_ T-P
N° DE UNIDADES CRÉDITOS:
Tres (03)
PROFESOR(ES):
MSc. Frank Bello Ing. Jesús Perozo
Esp. Indira Ortiz Ing. Ender Carrasquero
Ing. Milena Villalobos Ing. Osman Castro
Ing. Johanna Krijnen Ing. Elier Gracía
FECHA
ELABORACIÓN: Junio 2008
APROBACIÓN: Julio 2008
2. OBJETIVOS GENERALES
Al finalizar la unidad curricular, el estudiante estará en capacidad de:
• Evaluar los procesos termodinámicos, utilizando los Principios y Conceptos Fundamentales de la Termodinámica.
• Valorar la importancia de la Termodinámica para la resolución de problemas aplicados a la Ingeniería.
UNIDAD TEMATICA N° 1 CONCEPTOS BASICOS
OBJETIVO(S) DIDACTICO(S):
Definir los Conceptos Básicos de la Termodinámica
Asociar los Conceptos Básicos de la Termodinámica con situaciones de la vida diaria
CONTENIDOS CURRICULARES:
Termodinámica
Sistema Termodinámico: Concepto de Sistema Termodinámico. Tipos de Sistemas Termodinámicos: Abierto, Cerrado, Aislado.
Alrededores
Limites de un Sistema Termodinámico: Concepto de límite. Tipos de Límite: Real, Imaginario, Fijo, Móvil.
Propiedades Termodinámicas: Concepto de Propiedades Termodinámicas. Tipos de Propiedades Termodinámicas: Extensivas, Intensivas.
Estado Termodinámico de Equilibrio.
Procesos Termodinámicos: Concepto, Tipos de Procesos: Abierto, Cerrado o Cíclico.
Volumen específico.
Temperatura: Concepto, Escalas de Temperaturas: Absolutas, Relativas. Conversión de unidades de Temperatura.
Presión: Concepto. Tipos de Presión: Absolutas, Relativas.
Equilibrio Térmico.
Ley Cero de la Termodinámica.
UNIDAD TEMATICA N° 2 SUSTANCIAS PURAS
OBJETIVO(S) DIDACTICO(S):
Identificar el estado termodinámico de una sustancia pura.
Analizar los cambios de estados termodinámicos de una sustancia pura.
Realizar diagramas termodinámicos (P-T, P-v,T-v), para la representación de los procesos de una sustancia pura.
Aplicar las ecuaciones de estado para la fase de vapor de una sustancia pura compresible.
CONTENIDOS CURRICULARES:
Sustancia Pura: Concepto. Características.
Fase: Concepto. Tipos de Fases: Sólida, Líquida, Gaseosa.
Temperatura de saturación.
Presión de saturación.
Procesos de Cambio de Fases de una sustancia pura:
o Líquido Comprimido o Subenfriado.
o Líquido Saturado
o Mezcla Líquido Vapor: Concepto Mezcla Líquido –Vapor. Calidad. Humedad.
o Vapor Saturado
o Vapor Sobrecalentado
Diagramas termodinámicos: Presión-Temperatura. Presión-Volumen. Temperatura-Volumen.
Ley de Gibbs: Concepto.
Tablas Termodinámicas: Características. Interpolación.
Reglas para determinar estados termodinámicos.
Ecuaciones de Estado para la Fase de Vapor de una Sustancia Simple Compresible:
o Gases Perfectos o Ideales: Concepto. Ecuación PvT.
o Gases Reales: Concepto. Factor de Compresibilidad. Ecuación PvT.
o Ecuación de Estado de Van Der Waals: Ecuación PvT.
o Ecuación de Estado de Redlich-Kwong: Ecuación PvT.
3. UNIDAD TEMATICA N° 3 TRABAJO Y CALOR
OBJETIVO(S) DIDACTICO(S):
Identificar las diferentes formas de energía: trabajo y calor.
Calcular las interacciones de trabajo de un sistema para un proceso dado.
CONTENIDOS CURRICULARES:
Trabajo: Concepto. Convención de signos. Unidades.
Tipos de Trabajo
o Eléctrico
o Mecánico:
Trabajo de Expansión / Compresión ó PdV:
Proceso a Presión constante
Proceso Politrópico
Proceso Isotérmico
Proceso Adiabático
Proceso Isocórico
Trabajo de Resorte
Potencia: Concepto. Convención de signos. Unidades.
Calor: Definición. Convención de signos. Unidades.
UNIDAD TEMATICA N° 4 PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
OBJETIVO(S) DIDACTICO(S):
Concienciar al estudiante sobre la importancia de la Primera Ley de la Termodinámica en la resolución de problemas de Ingeniería.
Discutir la expresión matemática de la Primera Ley de la Termodinámica a partir de situaciones cotidianas.
Evaluar los cambios energéticos de los procesos en un sistema o volumen de control utilizando la Primera Ley de la Termodinámica.
CONTENIDOS CURRICULARES:
Principio de la Conservación de la Masa: Flujo másico. Flujo volumétrico. Ecuación de Continuidad.
Energía de un sistema.
Energía de un fluido que Fluye.
Primera Ley de la Termodinámica.
o Sistema Cerrado
o Sistema Abierto: Flujo y Estado Estable. Flujo y Estado No Estable.
Capacidades Caloríficas: Volumen Constante. Presión Constante. Gases Ideales.
UNIDAD TEMATICA N° 5 SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
OBJETIVO(S) DIDACTICO(S):
Valorar los aportes de la Segunda Ley de la Termodinámica en la evaluación de los procesos.
Evaluar las máquinas térmicas, máquinas de refrigeración y bomba de calor utilizando la segunda ley de la termodinámica.
CONTENIDOS CURRICULARES:
Segunda Ley de la Termodinámica.
Máquinas Térmicas (MT): Concepto. Descripción del Ciclo Termodinámico. Enunciado de Kelvin Planck. Eficiencia.
Máquinas de Refrigeración (MR) /Bomba de Calor (BC): Concepto. Descripción del Ciclo Termodinámico. Coeficiente de
operación o realización de cada Máquina. Enunciado de Clausius.
Procesos reversibles.
Procesos irreversibles: Fricción. Expansión y Compresión de No Cuasiequilibrio. Transferencia de Calor a través de una
Diferencia Finita de Temperatura.
Postulados de Carnot: Ciclo Carnot. Enunciado de los postulados. Escala absoluta de Temperatura. Eficiencia de Carnot.
Coeficiente de Operación de Carnot.
Enunciado de Clausius.
4. UNIDAD TEMATICA N° 6 ENTROPIA
OBJETIVO(S) DIDACTICO(S):
Discutir las expresiones matemáticas de la Desigualdad de Clausius y el Principio de Incremento de Entropía..
Determinar si un proceso viola o no la Segunda Ley de la Termodinámica utilizando la Desigualdad de Clausius y el Principio de
Incremento de Entropía.
Evaluar la eficiencia de dispositivos que operan el flujo permanente.
CONTENIDOS CURRICULARES:
Desigualdad de Clausius
Cambio de entropía de una Sustancia Pura: Procesos Reversibles (Ciclo Carnot). Procesos Irreversibles.
Principio de Incremento de Entropía.
o Balance de Entropía Sistema Cerrado.
o Balance de Entropía Sistema Abierto: Procesos en flujo y estado estable. Proceso en flujo y estado no estable, Caso
uniforme.
Relaciones Termodinámicas Tds.
Trabajo para dispositivos de flujo y estado estable.
Eficiencia Adiabática: Concepto. Ecuación.
Variación de entropía para gases ideales.
REFERENCIAS
BÁSICAS:
– LEVENSPIEL, O (2001). Fundamentos De Termodinámica .Pearson Educación.
– POTTER, M; SOMERTON, C (2004). Termodinámica Para Ingenieros. Editorial McGraw-Hill.
– VAN WYLEN G, SONNTAG R. (1999). Fundamentos de Termodinámica. México: Limusa.
– WARK K; RICHARDS D (2001). Termodinámica. España: Mc Graw Hill.
– YUNUS C; BOLES, M (2006). Termodinámica. México: Mc Graw Hill.
COMPLEMENTARIA
– MERCADO N., FREDY A. (2008). Termodinámica. [Documento en línea]. Disponible en:
http://www.inmecanica.com/termo/termo.html
– SMITH, VAN NESS (2007) .Termodinámica Aplicada a la Ingeniería Química. Mc Graw Hill.