Programa Analítico. Termodinámica.

Carrera: Ingeniería Química

Tema 1

Sistemas y paredes. Variables termodinámicas: intensivas y extensivas. Modificaciones, evoluciones y transformaciones. Equilibrio. Equilibrio térmico. Ley cero. Temperatura empírica. Escalas y termómetros. Relación entre las variables termodinámicas: Ecuaciones de estado. Introducción al estudio del cuerpo puro.

Tema 2

Trabajo por cambio de volumen y fuerzas disipativas. Evoluciones cuasiestáticas, reversibles e irreversibles.

Balance de energía. Trabajo adiabático. Sistemas no adiabáticos. Primer Principio de la Termodinámica para sistemas cerrados. Energía interna y entalpía. Calores específicos molares y capacidad calorífica. Evoluciones en un gas ideal. Estudio cuantitativo del cuerpo puro. Calores de cambio de fase. Cálculo de propiedades termodinámicas. Evoluciones del cuerpo puro. Aplicación del primer principio a sistemas con más de una fase. Calorimetría.

Tema 3

Gases reales. Comportamiento límite. Principio de los Estados Correspondientes. Ecuaciones de estado. Correlaciones generalizadas. Propiedades residuales. Cálculo de propiedades para gases reales

Mezclas reales: gaseosas y líquidas. Concepto de Regla de mezclas para gases. Propiedades molares parciales. Definición. Métodos de cálculo. Método generalizado de las intercepciones. Test de consistencia termodinámica. Propiedades térmicas molares parciales. Aplicaciones del primer principio a mezclas reales.

Tema 4

Sistemas con reacción química. Criterios de independencia de reacciones químicas. Estequiometría. Primer Principio con reacción química. Calores de reacción. Estados tipo y de referencia. Reacción de formación. Variación de los calores de reacción con la temperatura. Reacciones simultaneas. Calor evolucionado en un sistema con reacción química.

Tema 5

Ecuaciones de Balance. Volúmenes de control.

Balance de masas en sistemas abiertos.Balance de energia en sistemas abiertos con y sin reacción química.

Procesos de flujo en Estado Estable.

Procesos de flujo en Estado Uniforme.

Tema 6

Segundo Principio de la Termodinámica. Fenomenología. Concepto de fuente y máquinas térmicas. Tipos de máquinas. Rendimiento. Enunciados clásicos de Claussius, Kelvin y Carnot. Rango de rendimientos. Ciclo de Carnot. Teorema de Claussius. Entropía. Formulación matemática del segundo principio. Variación de entropía de un sistema aislado. Principio de aumento de entropía. Variación de entropía del universo físico.

Cálculo de entropia para gases perfectos, mezclas y fases condensadas. Cálculo de entropía para sistemas con más de una fase.

Tema 7

El segundo principio de la termodinámica en sistemas abiertos. Ciclos. Ciclos de Potencia y refrigeración.

Tema 8

El segundo principio y el equilibrio. Afinidad. Potenciales termodinámicos. Variables de estado y funciones características. Energía libre de Helmholtz y Gibbs. Ecuación de Dühem. Potenciales químicos. Ecuaciones de Maxwell. Relaciones útiles.Condición general de equilibrio fisicoquímico. Estudio del equilibrio líquido – vapor de sustancias puras.Ecuaciones de Claussius-Clapeyron y Antoine.

Regla de las Fases. Teorema de Duhem. Energia libre de Gibbs de un gas perfecto, de un gas real y de mezclas. Fases condensadas. Fugacidad. Definición y cálculo.

Tema 9

Equilibrio químico homogéneo gaseoso. Isoterma de Van't Hoff. Definición de actividad. Estado de referencia y estado tipo. Expresión de la constante de equilibrio. Variación de la constante de equilibrio con la temperatura. Cálculo de la composición en el equilibrio. Reacciones simultáneas. Efectos de las variables termodinámicas sobre el equilibrio químico. Temperatura, presión, inertes y relación de reactivos. Temperatura de reacción adiabática.

Bibliografía

- Básica

“Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química”. J.M. Smith, H. C. Van Ness,M.M. Abbot. Mc Graw-Hill, 1997.

“Fundamentos de Termodinámica”. Van Wylen ,1994.

“Calor y Termodinámica”. Zemansky y Pitman. Mc Graw Hill, 1984.

“Chemical Thermodynamics”. J.Prigogine and R.Defay. Longmans, 1950.

- De apoyo

“Chemical and Engineering Thermodynamics”, S. Y. Sandler. Wiley. 1989.

“Thermodynamics and its applications”. Tester and Model. Prentice Hall, 1987.

“A course in Thermodynamics”, J. Kestin., Mc Graw Hill, 1979.

“Chemical Thermodynamics: Basic Theory and Methods” I.Klotz and R. Rosenberg. John Wiley, 1994.

Apuntes.

Termodinámica. Tema I. C. Caspani, L. Cornaglia y J. Petunchi, 1983

Propiedades molares parciales. S. Aguirre, B. Pierini, L. Cornaglia, C. Caspani, J. Petunchi, Edición 2003.

Separata del Perry, Edición 2011.

Guías de Problemas, 2011.

Notas.

Propiedades residuales.