Datos de la asignatura: Nombre de la asignatura: Termodinámica Clave de la asignatura: EMB - 9337 Horas teoría - practica - créditos: 4 - 0 - 8 Ubicación de la asignatura: a) Relación con otras asignaturas del plan de estudios Anteriores Ing. electromecánica: Química - Estequiometria - Tabla periódica de los elementos Matemáticas I - Calculo diferencial e integral ( derivadas parciales ) Matemáticas IV - Ecuaciones diferenciales Posteriores Transferencia de calor - Conducción, convección y radiación Motores de combustión - Ciclos Interna y compresores Generadores de vapor - Ciclo Rankine Aire acondicionado - Ciclo de refrigeración y refrigeración b) Aportación de la asignatura al perfil del egresado Ing. electromecánica Proporciona los fundamentos para su aplicación en los sistemas térmicos, tales como: Maquinas térmicas, equipos, ciclos, etc. CONTENIDO: Unidad No.1.- Dimensiones y unidades 1.1.- Dimensiones 1.2.- Sistema de unidades 1.3.- Evolución del Sistema de Unidades 1.4.- Unidades del Sistema Ingles e Internacional 1.5.- Homogeneidad dimensional Unidad No.2.- Conceptos básicos y definiciones 2.1.- Energía y termodinámica 2.2.- Definiciones 2.2.1.- Sistemas 2.2.2.- Estado, proceso, trayectoria, ciclo 2.2.3.- Propiedad, propiedad extensiva, propiedad intensiva, propiedad especifica 2.3.- Propiedades 2.3.1.- Densidad, volumen especifico, peso especifico y gravedad especifica 2.3.2.- Presión, presión absoluta, presión atmosférica, presión manometrica y presión de vacío 2.4.- La ley cero de la termodinámica 2.4.1.- Equilibrio térmico 2.4.2.- Escalas de temperatura 2.5.- El principio de la conservación de la masa 2.6.- Formas de energía 2.6.1.- Energía cinética 2.6.2.- Energía potencial 2.6.3.- Energía interna 2.6.4.- Trabajo 2.6.4.1.- Trabajo en un sistema cerrado sin fricción 2.6.4.2.- Trabajo en un sistema abierto en estado estable sin fricción con una entrada y una salida de flujo 2.6.4.3.- Otras formas de trabajo ( en una celda química, en un sólido elástico, de magnetización y polarización, etc. ) 2.6.5.- Calor Unidad No.3.- La primera ley de la termodinámica 3.1.- Sistema operando cíclicamente 3.2.- Sistema cerrado desarrollando un proceso 3.3.- Sistema abierto operando en estado estable, con una entrada y una salida de flujo 3.4.- Formulación general de la primera y segunda ley de la termodinámica 3.5.- Maquinas térmicas y eficiencia 3.6.- Refrigeradores y coeficientes de funcionamiento Unidad No.4.- Fases de las sustancias puras 4.1.- Principio de estado 4.2.- Definiciones 4.2.1.- Sustancia pura 4.2.2.- Fase 4.3.- Diagrama de fases de una sustancia pura 4.3.1.- Punto triple 4.3.2.- Punto critico 4.3.3.- Cambios de fase 4.4.- Diagramas presión - volumen y presión - entalpia 4.5.- Tablas de propiedades termodinamicas 4.6.- Calores específicos 4.7.- Sustancias incompresibles Unidad No.5.- Ecuaciones de estado 5.1.- El gas ideal 5.1.1.- Ecuación 5.1.2.- Ley de Joule 5.1.3.- Calores específicos 5.1.4.- Comportamiento p-v-T de un gas ideal con calores específicos constantes durante un proceso adiabatico y sin fricción 5.1.5.- Procesos politropicos 5.2.- El factor de compresibilidad 5.2.1.- Definición 5.2.2.- Propiedades reducidas 5.2.3.- Ley de los estados correspondientes 5.2.4.- Gráfica del factor de compresibilidad generalizado 5.3.- La ecuación de Van der Waals 5.3.1.- Ecuación 5.3.2.- Evaluación de las constantes 5.4.- Otras ecuaciones de estado Unidad No.6.- La segunda ley de la termodinámica 6.1.- Axiomas de Clausius y de Kelvin - Planck 6.2.- Procesos reversibles y procesos irreversibles 6.3.- Fricción 6.4.- El principio de Carnot 6.5.- El ciclo de Carnot 6.6.- Otros ciclos reversibles Unidad No.7.- Entropía 7.1.- Desigualdad de Clausius 7.2.- Definición de entropía 7.3.- Ecuaciones Gibbsianas 7.4.- Diagramas temperatura - entropía y entalpia - entropía 7.5.- Principios de incremento de entropía 7.6.- Eficiencia térmica de turbinas, compresores, etc. 7.7.- Balance general de entropía Aprendizajes requeridos: Ing. electromecánica Geometría analítica, calor, trabajo, temperatura, energía cinética, energía potencial, presión, sistemas de unidades, leyes de los gases ideales, numero atómico, masa atómica, masa molecular, ecuación de estado del gas ideal. Sugerencias didácticas: - Aunque se le dará prioridad al uso del sistema internacional de unidades en la solución de problemas, se utilizara también el sistema ingles - Que el Alumno elabore una investigación documental sobre la historia de la termodinámica - Que el Alumno investigue sobre el papel que desempeña la energía en el desarrollo tecnológico - Que las definiciones, conceptos y leyes presentadas en el programa se discutan en una dinámica grupal - Que el Maestro presente la deducción completa de las ecuaciones correspondientes a los temas tratados en el curso - Que el Maestro y los Alumnos resuelvan problemas que involucren balances de masa y energía, y determinación de propiedades con diferentes substancias termodinamicas, y en diferentes sistemas ( turbinas, compresores, bombas, intercambiadores, toberas, difusores, etc.… ) - Que el Maestro y los Alumnos resuelvan problemas que involucren balances de masa y energía, determinación de propiedades, y balances de entropía - En los problemas propuestos, el Alumno presentara los procesos en diagramas termodinamicos ( pv, TS, pH, HS, etc.… ) - Que el Maestro asigne problemas para que el Alumno a través del análisis termodinámico, determine si es posible o imposible su solución. En este curso todos los problemas tienen solución. - Que el Alumno realice una recopilación de tablas y diagramas, de propiedades de diferentes substancias. Sugerencias de evaluación: - Si existe mas de un Maestro impartiendo la materia, se aplicara un examen Departamental - Los problemas de los exámenes escritos deberán ser congruentes, con el objetivo Educacional de cada unidad - Que los problemas planteados en los exámenes, involucren la aplicación de los temas tratados en las unidades anteriores - Que en los exámenes no se pregunten definiciones, sino que se busque su aplicación en la solución de los problemas propuestos - Revisión y discusión de problemas propuestos por el Maestro - Participación del Alumno en el salón de clase - Informes de las investigaciones documentales solicitadas por el Maestro - Se sugiere que se apliquen cinco exámenes escritos, y que en el quinto examen se agrupen las unidades V y VI Bibliografía: 1.- Balzhiser R.E., y M.R. Samuels Termodinámica para Ingenieros Edit. Prentice-Hall Colombia, 1979, 610 p 2.- Black W. Z. y J. G. Hartley Termodinámica Edit. CECSA México, 1989, 886 p 3.- Burghardt M.D. Ingeniería termodinámica 2da. Edición Edit. Harla México, 1984, 558 p 4.- García - Colín, S De la maquina de vapor al cero absoluto Fondo de Cultura Económica - SEP México, 1986, 148 p ( Colección la Ciencia desde México ) 5.- Holman, J.P. Termodinámica Edit. McGraw Hill Colombia, 1975, 518 p 6.- Keeman, J.H Steam Tables, International Edition Edit. Wiley U.S.A., 1979, 162 p 7.- Manrrique, J.A., y R.S. Cárdenas Termodinámica Edit. Harla México, 1981, 338 p 8.- Polo Encinas Manuel Energéticos y Desarrollo Tecnológico Edit. Limusa México, 1979, 2273 p 9.- Reynolds, W.C., y H.C. Perkins Ingeniería termodinámica Edit. McGraw Hill México, 1980, 712 p 10.- Van Wylen, G.J. y R.E., Sonntag Fundamentos de Termodinámica Edit. Limusa México, 1982, 734 p 11.- Wark, K. Termodinámica Edit. McGraw Hill México, 1985, 905 p 12.- Howell, J.R., y R.O. Buckius Principios de termodinámica para Ingeniería Edit. McGraw Hill México, 1990, 713 p |
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