Download termodinamica i - Facultad de Ingeniería

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
MAESTRÍA EN INGENIERÍA
TERMODINÁMICA AVANZADA Código: 2528254
HORAS SEMANA:
CREDITOS:
4
4
OBJETIVO GENERAL
Desarrollo cuantitativo de las leyes fundamentales de la termodinámica y sus
aplicaciones a los procesos químicos. Equilibrio y efectos térmicos en sistemas
homogéneos y heterogéneos. Estudio del comportamiento de mezclas
complejas.
OBJETIVOS PARTICULARES
Al terminar satisfactoriamente este curso, el estudiante deberá estar
capacitado para:
 Identificar los principios básicos de la termodinámica y sus aplicaciones
 Entender los conceptos fundamentales de la termodinámica en Ingeniería
Química. Identificar las conclusiones esenciales de la Termodinámica
Clásica, su amplio espectro de aplicación y sus limitaciones.
 Solucionar problemas de Ingeniería Química a partir del uso de modelos,
diagramas, datos y conceptos termodinámicos.
 Presentar y defender sus ideas ante otros mediante la comunicación oral y
escrita.
 Profundizar en cualquier aplicación de la Termodinámica a partir del estudio
de literatura técnica y científica, en un área de aplicación determinada.
METODOLOGIA
El análisis de los temas se hará con base en la bibliografía referenciada según
el tópico a tratar.
El desarrollo del curso se hará bajo la modalidad de Seminario.
Se evaluará considerando el desempeño en cada tópico en el aula, con la
presentación de algunos temas, una prueba escrita y la sustentación de un
trabajo final.
PROGRAMA RESUMIDO
1. Introducción.
2. Leyes de la Termodinámica
3. Exergía e Irreversibilidad
4. Ecuaciones Fundamentales de la Termodinámica
5. Equilibrio y Estabilidad.
6. Propiedades termodinámicas de fluidos puros, mezclas homogéneas
7. Ecuaciones de Estado para Gases Reales
8. Propiedades Termodinámicas de Fluidos puros y de Mezclas.
APLICACIONES TERMODINÁMICAS
9. Generación de Potencia
10. Equilibrio de Fases, Sistemas Multicomponentes.
11. Sistemas Químicamente Reactivos.
12. Termodinámica de superficies.
13. Introducción a la Mecánica Estadística.
PROGRAMA DETALLADO
Sesión
Contenido
Clase 01.
Introducción
Clase 02.
Primer principio de la termodinámica. Procesos termodinámicos.
Formas de energía. Primera ley en sistemas cerrados
Clase 03.
La primera ley en sistemas abiertos y Sistemas Cíclicos
Clase 04.
Segundo principio de la termodinámica. Entropia y temperatura
termodinámica. Entropia en sistemas adiabáticos
Clase 05.
Entropia y calor. Flujo de entropia y entropia generada
Clase 06.
Exergía. Introducción. Análisis para sistemas cerrados. Análisis de
Disponibilidad Generalizada. Disponibilidad y Eficiencia.
Clase 07.
Exergía e Irreversibilidad. Introducción, trabajo óptimo,
Generación de Entropía. Destrucción de Exergía (Combinación de la Primera y
Segunda Ley).
Clase 8 y 9. Ecuaciones Fundamentales de Termodinámica. Transformada de
Legendre. Postulados Termodinámicos para Sistemas Simples. Ecuación
Fundamental de Entropía, Energía. Propiedades Intensivas, Extensivas.
Clase 10.
Equilibrio y Estabilidad
Clase 11.
Ecuaciones de Estado para gases reales y líquidos
Clase 12.
Propiedades termodinámicas de fluidos puros.. Gases reales.
Ecuaciones de Maxwell. Relaciones Generalizadas.
Clase 13 y 14
Evaluación de Propiedades Termodinámicas. Ecuación de
Estado de Kesler. Tablas de Kesler. Fugacidad. Actividad. Equilibrio Líquido
Vapor. Desarrollo de tablas termodinámicas. Ecuaciones de estado. Mezclas
Homogéneas
Clase 15.
Propiedades termodinámicas de Mezclas. Propiedades molares
parciales. Propiedades molares usando Ecuaciones de Estado.
APLICACIONES TERMODINÁMICAS
Generación de Potencia. Condiciones de Máxima Potencia. Temperatura
Óptima. Irreversibilidad Externa e Interna. Plantas de Potencia. Turbinas de
vapor. Turbinas a gas. Ciclos turbina a gas –turbina a vapor.
Equilibrio de Fases. Desviación del Comportamiento Ideal. Estabilidad térmica,
mecánica y química. Diagrama de Fases. Estados Correspondientes. Equilibrio
líquido – vapor a altas y bajas presiones.
Sistemas Químicamente Reactivos. Equilibrio Químico. Reacciones Químicas.
Análisis de Disponibilidad para sistemas reaccionantes. Sistemas
reaccionantes Primera y Segunda Ley. Exergía Química de Combustibles.
Combustión Primera y Segunda Ley.
Mecánica Estadística. Introducción. Mecánica Estadística de Fases de
Transición. Entropía desde el punto de vista estadístico.
Termodinámica de Superficies. Tensión Superficial. Consideración del
Equilibrio. Efectos de diferencias de Presión a través de superficies curvadas.
Componentes puros y multicomponentes.
BIBLIOGRAFIA
1.
Prausnitz, Lictenthaler, Azevedo “Molecular Thermodynamics of FluidPhase Equilibria”, 3rd Edition (1999).
2.
2. J. W Tester and M. Modell “Thermodynamic and its applications, 3rd
edition., Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, 1997 (ISBN: 0-13915356-X).
3.
3. Bejan, A., “ Advanced Engineering Thermodynamics”, John Wiley &
Sons, Inc. (1988).
4.
4. Sandler, S., “Chemical and engineering thermodynamics” John
Wiley, 19895. Reid R.C. Prausnitz J.M. y Sherwood T.K. "The
properties of gases and liquids", McGraw-Hill, New York, 1977.