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Universidad Nacional de Tucumán
Carrera de Ingeniería Química
Programa Analítico
Actividad Curricular: TERMODINÁMICA DE PROCESOS
Período de dictado: 3º Año – Módulo V
Ciclo Lectivo: 2017
OBJETIVOS
Al finalizar la asignatura el alumno será capaz de:
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Aplicar las leyes termodinámicas a procesos de Ingeniería Química sin reacción química, y calcular la eficiencia de la conversión entre las distintas formas de energia.
Estimar propiedades termodinámicas de mezclas
Calcular distintos tipos de equilibrio entre fases.
Determinar valores experimentales de propiedades termodinámicas y de equilibrio entre fases
CARGA HORARIA
128 horas – 8 horas por semana
38 hs clases teóricas
74 hs clases prácticas
16 hs experimentales
CONTENIDOS
T.1: FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA
Sistema termodinámico, clasificación. Estado termodinámico. Variables de estado. Ecuaciones de estado. Propiedades intensivas y extensivas, específicas. Equilibrio termodinámico. Proceso o transformación. Dimensiones y unidades. Cambios de estado Procesos reversibles e irreversibles.
T.2: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Energía interna, cinética y potencial. Calor y trabajo. Trabajo de expansión. Trabajo en sistemas abiertos:
de flujo y en el eje. Ecuación general de la conservación de la energía. Entalpía. Casos particulares:
sistemas cerrados, sistemas abiertos, a régimen estacionario y no estacionario. Capacidad calorífica y
calor específico.
T.3: PROPIEDADES VOLUMÉTRICAS DE LOS FLUIDOS
Comportamiento P-V-T, de las sustancias puras. Diagramas P-V. Propiedades críticas. Zona de dos fases: curvas límite. Título de un vapor. Diagrama P-T. Punto triple. Gases ideales. Sistemas difásicos.
Ecuación de Clapeyron-Clausius. Calores latentes de vaporización, métodos de estimación. Variación de
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las propiedades termodinámicas asociadas a los cambios de fase. Tablas de propiedades termodinámicas. Diagramas termodinámicos.
T.4: SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Dirección de los procesos espontáneos. Distintas calidades de la energía. Enunciados. Ciclos y máquinas térmicas. Teorema de Carnot, consecuencias. Entropía. Su variación en transformaciones reversibles e irreversibles. Flujo de entropía, generación de entropía. Tercera ley de la Termodinámica. Diagrama termodinámico T-S.
T.5: TERMODINÁMICA EN SISTEMAS ABIERTOS
Ecuación de balance de masa, energía y entropía. Flujo en tuberías. Flujo de fluidos compresibles a
través de toberas y difusores. Procesos de compresión y expansión. Transformación de calor en trabajo
en procesos cíclicos. Ciclos de refrigeración.
T.6: PROPIEDADES VOLUMÉTRICAS DE FLUIDOS REALES
Sustancias reales en fase gaseosa, su apartamiento del comportamiento ideal. Factor de compresibilidad. Ecuación del virial. Ecuaciones cúbicas de estado. Correlaciones generalizadas de los fluidos.
Parámetros reducidos. Ley de los estados correspondientes. Gráficos y tablas. Extensión a multicomponentes.
T.7: PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DE LOS FLUIDOS
Relaciones entre las propiedades termodinámicas para una fase, sistemas cerrados y abiertos. Cálculo
de U, H y S para sistemas reales. Propiedades residuales. Propiedades termodinámicas para gases a
partir de correlaciones generalizadas, ecuaciones cúbicas y viriales de estado.
T.8: SISTEMAS DE COMPOSICIÓN VARIABLE
Relación fundamental entre propiedades. Potencial químico. Propiedades parciales molares. Mezcla de
gases ideales. Fugacidad y coeficiente de fugacidad para componentes puros y en solución. Solución
ideal. Actividad y coeficiente de actividad. Cambio en las propiedades por mezclado. Propiedades de
exceso. Relación fundamental entre propiedades residuales. Relación fundamental entre propiedades de
exceso.
T.9: CÁLCULO DE COEFICIENTES DE FUGACIDAD Y ACTIVIDAD
Equilibrio de fases. Condiciones de equilibrio en sistemas heterogéneos sin reacción química. Comportamiento cualitativo. El enfoque gamma/phi. Cálculo de coeficientes de fugacidad a partir de ecuaciones
de estado y correlaciones. Evaluación del coeficiente de actividad a partir de datos de equilibrio líquidovapor. Ecuaciones de Wilson, van Laar, Margules y NRTL. Método de contribución de grupos. Cálculo de
equilibrio de fase.
T.10: CÁLCULO EN SISTEMAS MULTICOMPONENTES HETEROGÉNEOS
Comportamiento de las fases para sistemas binarios líquido-vapor, cálculo del punto de rocío y de burbuja. Evaporación instantánea. Casos ideal y real. Estados de referencia. Ley de Henry como modelo para
el comportamiento ideal de un soluto supercrítico en el equilibrio L-V. Cálculo del equilibrio L-V a través
de las ecuaciones cúbicas de estado. Equilibrio líquido-líquido (L-L). Equilibrio vapor-líquido-líquido (V-LL). Equilibrio sólido-líquido (S-L). Equilibrio sólido-vapor (S-V).
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ACTIVIDADES TEÓRICAS Y PRÁCTICAS
CLASES TEÓRICAS: siguen el contenido del libro “Introducción a la termodinámica en ingeniería química” de Smith, van Ness y Abbott.
PRÁCTICOS DE PROBLEMAS. En base a una guía de trabajos prácticos elaborada anualmente, se
desarrollan problemas correspondientes a todas las unidades temáticas.
TRABAJOS PRÁCTICOS EXPERIMENTALES. Están previstos 4 Trabajos Prácticos
SITIO DE INTERNET: http://www.unt-termo.blogspot.com.ar
TRABAJOS PRÁCTICOS EXPERIMENTALES
T.1: Determinación de la presión de vapor y de calor molar de vaporización de líquidos puros por el
método del isoteniscopio.
T.2: Estudio experimental de sistemas ternarios. Confección de gráficas de equilibrio de fases.
T.3: Elaboración de diagramas de equilibrio de mezclas líquidas binarias.
T.4: Elaboración de diagramas de fases de sistema líquido-sólido.
BIBLIOGRAFÍA

Smith, J. M., y van Ness, H. C. (2007). Introducción a la Termodinámica En Ingeniería Química,
Mcgraw-Hill, 7ta. Edición.

J.Richard Elliott, Carl T. Lira. Introductory Chemical Engineering Thermodynamics. Prentice Hall PTR
(1999).

Abbott, M. W. y van Ness, H. C. (1991). Termodinámica, (Serie Schaum, 2da. Edición), McGraw-Hill.

Sandler S.I. Termodinámica Para Químicos e Ingenieros Químicos. (1981) Interamericana

Jones , J. B., Dugan, R. E (1997) Ingeniería Termodinámica. Prentice-Hall

Levenspiel, O. (1996) Understanding Engineering Thermo. Prentice-Hall
SISTEMA DE EVALUACIÓN
Para regularizar la asignatura los alumnos deben:
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Asistir al 75% de las clases de problemas.
Asistir y aprobar el 100% de los trabajos prácticos de laboratorio.
Aprobar las dos evaluaciones parciales o sus recuperaciones con nota igual o superior a 5.
La materia se aprueba con examen final oral.
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