Ministerio de Cultura y Educación
Universidad Nacional de San Luis
Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia
Departamento: Quimica
Área: Quimica Fisica
(Programa del año 2006)
I - Oferta Académica
Materia Carrera Plan Año Periodo
TERMODINAMICA ING. EN ALIMENTOS 24/01 2 2c
II - Equipo Docente
Docente Función Cargo Dedicación
ZAMARBIDE, GRACIELA NIDIA Prof. Responsable P.TIT EXC 40 Hs
ABELLO, MARIA CRISTINA Responsable de Práctico P.ADJ EXC 40 Hs
ANDRADA, MATIAS FERNANDO Responsable de Práctico A.1RA SIM 10 Hs
III - Características del Curso
Credito Horario Semanal Tipificación Duración
Teórico/Práctico Teóricas Prácticas de Aula Práct. de lab/ camp/ Resid/ PIP, etc. Total B - Teoria con prácticas de aula y laboratorio Desde Hasta Cantidad de Semanas Cantidad en Horas
Periodo
135 Hs.  Hs.  Hs.  Hs. 10 Hs. 2 Cuatrimestre 07/08/2006 10/11/2006 14 135
IV - Fundamentación
La Química-Física es una disciplina básica para el desarrollo del Plan de la Ingeniería en Alimentos. Esta asignatura, Termodinámica, da los fundamentos teórico-prácticos necesarios para el conocimiento y la interpretación de los procesos fisicoquímicos. Además, sirve de apoyatura a los cursos que le siguen, en los temas específicos de la Termodinámica
V - Objetivos
· Buscar una adecuada formación epistemológica en función de los objetivos básicos de la Termodinámica.
· Comprender adecuadamente los conceptos relativos a energía, movimiento y materia, particularmente en sus aplicaciones a los proceso unitarios y a los conceptos físico-químicos de transformación y transferencia.
· Explicar de qué manera la energía y sus transformaciones juegan un papel de suma importancia desde siempre, tanto en los aspectos biológicos como técnicos e industriales.
· Hacer el nexo entre sus contenidos y aquellas disciplinas que se apoyan en la Termodinámica.
· Proporcionar en lo posible a los educandos, las herramientas para un manejo técnico y teórico-práctico de los problemas termodinámicos en el campo específico de la Ingeniería en Alimentos.
VI - Contenidos
TEMA 1: Gases: Leyes Empíricas. Gases Ideales. Ecuación de estado para los gases ideales. Gases Reales: Ecuación de Van der Waals. Estado Crítico y Ley de los estados correspondientes. Factor de compresibilidad. Otras ecuaciones de estado: Ecuación de Redlich-Kwong y del virial. Mezcla de gases. Ley de distribución barométrica.


TEMA 2: Termodinámica. Ley cero de la termodinámica. Temperatura y termometría. Calor y Trabajo. Primera Ley de la Termodinámica . Aplicación a sistemas cerrados. Capacidad calorífica. Función entalpía. Experiencia de Joule. Relaciones entre CP y CV. Experiencia de Joule Thomson. Transformaciones politrópicas: isotérmicas, adiabáticas, isométricas e isobáricas. Termoquímica. Entalpía molar estándar. Calor de reacción. Calores de formación. Calores de combustión. Entalpías de enlace. Calores involucrados en los cambios de fase. Ecuación de Kirchoff. Termoquímica experimental.


TEMA 3: Segunda Ley de la Termodinámica. Rendimiento de las máquinas térmicas.Ciclos reversibles. Escala de temperatura termodinámica. Función entropía. Desigualdad de Clausius. Cambios de entropía en sistemas aislados. Combinación de Primera y Segunda Ley. Entropía estándar y tercera ley de la Termodinámica. Cambios de entropía en las reacciones químicas.Consideraciones prácticas en Máquinas térmicas. Motores de Combustión interna. Ciclos de Refrigeración.


TEMA 4: Condiciones generales de equilibrio y espontaneidad. Función trabajo. Función energía libre de Gibbs. Ecuaciones fundamentales de la termodinámica y relaciones de Maxwell. Ecuación termodinámica de estado. Energía libre de los gases reales: fugacidad.


TEMA 5: Sistemas de composición variable. Equilibrio químico. Potencial químico en gases ideales puros y en mezclas. Energía libre y entropía de mezclas. Equilibrio en una mezcla: grado de avance. Principio de Le Chatelier. Energía libre estándar. Equilibrio químico en mezclas gaseosas ideales: Kp. Equilibrio químico en mezclas gaseosas reales. Energía libre estándar. Variación de la constante de equilibrio con la temperatura: ecuación de Van´t Hoff. Equilibrio entre gases y fases condensadas. Reacciones acopladas. Cantidades molares parciales. Ecuación de Gibbs-Duhem.


TEMA 6: Equilibrio entre fases. Regla de las fases. Sistema de un componente. Curvas de potencial químico vs. Temperatura. Ecuación de Clapeyron y de Clausius-Clapeyron. Sistemas de multicomponentes. Diagrama de fases para el H2O, el CO2 y el S. Ley de distribución de Nernst.


TEMA 7: Solución ideal. Cálculo del potencial químico en soluciones binarias ideales. Propiedades coligativas: descenso de la presión de vapor, descenso del punto de congelación, aumento de la temperatura de ebullición y presión osmótica. Soluciones con más de un componente volátil. Ley de Raoult. El potencial químico en soluciones ideales. Soluciones binarias y regla de la palanca. Cambios de estado por reducción isotérmica de la presión. Diagramas temperatura-composición. Cambios de estado con aumento de la temperatura. Destilación fraccionada. Solución ideal diluida. Ley de Henry.


TEMA 8: Equilibrio en sistemas no ideales. Actividad. Actividad y equilibrio de reacción. Actividad en soluciones electrolíticas. Teoría de Debye-Hückel sobre la estructura de soluciones iónicas diluídas. Ley límite y su extensión para soluciones más concentradas. Equilibrio en soluciones iónicas. El agua como solvente.


TEMA 9: Termodinámica de los procesos irreversibles. Sistemas discontinuos con reacción química. Conservación de la masa y la energía. Velocidad de producción de entropía. Teorema de Onsager.


VII - Plan de Trabajos Prácticos
TRABAJOS PRÁCTICOS DE LABORATORIO:

1.- GASES
2.- CALORIMETRIA
3.- PROPIEDADES MOLARES PARCIALES
4.- EQUILIBRIO FISICO
5.- EQUILIBRIO QUÍMICO
6.- SOLUCIONES
7.- AIRE HUMEDO


TRABAJOS PRÁCTICOS DE AULA:
Resolución de problemas de aplicación de los temas desarrollados en las clases teóricas.
VIII - Regimen de Aprobación
1.- Cada alumno deberá cumplir con el 100% de las prácticas de Laboratorio y el 80% de las clases teórico-prácticas.
2.- Durante el periodo lectivo se tomarán 4 (cuatro) exámenes parciales escritos, con preguntas conceptuales sobre los temas desarrollados hasta el momento de cada evaluación que podrán incluir la solución de algún problema de aplicación como los realizados. Las fechas de los mismos se darán a conocer con 7(siete) días de anticipación.
3.- Se ofrecerán al alumno 4 (cuatro) posibilidades de recuperación de exámenes parciales o sus equivalentes; disponiendo -dentro del crédito horario- los días destinados a las recuperaciones . 4.- Se ofrecerá la posibilidad de la promoción sin examen final, a través de 1 (un) examen totalizador, a todos aquellos alumnos que hayan aprobado los 4 (cuatro) exámenes que la regularidad ordinaria establece y que además hayan cumplimentado las correlativas correspondientes.
5.- Para la aprobación de un trabajo práctico, cada alumno deberá aprobar un interrogatorio sobre la tarea propuesta y deberá presentar un informe ordenado de lo realizado.
6.- Los docentes responsables del curso, establecerán, oportunamente, horas de consulta, en los días y horarios que convenga a la mayoría de los alumnos, para responder a las dudas que pudieran suscitarse en la realización o interpretación de la tarea propuesta.
IX - Bibliografía Básica
[1] . BALZHISER R., SAMUELS H. y ELIASSEN J. TD Química para Ingenieros. Prentice Halls
[2] . FACORRO RUIZ L.: Curso de Termodinámica. Ed. Mellor· ALBERTY R.A. y DANIELS F.: Physical Chemistry, 5th Editorial. John Wiley.
[3] · ATKINS P.W: Physical Chemistry, Fifth Edition, Oxford University Press.
[4] · BARROW G. : Química Física, Vol. I y II, Editorial Reverté.
[5] · CASTELLAN G. : Physical Chemistry, Editorial Addison-Wesley Plubishing.
[6] · EGGERS D. y Otros: Fisicoquímica. Editorial Limusa-Weley.
[7] · HOUGEN D. y Otros: principios de los Procesos Químicos, parte II Termodinámica. Editorial Reverté.
[8] · KAUZMAN W. : Propiedades Térmicas de la Materia; ; Vol. II Termodinámica y Estadística. Editorial Reverté.
[9] · FINDLAY A. : The phase rule. Diver Pub. 9th Editorial
[10] · GLASSTONE S. : Termodinámica para Químicos. Editorial Aguilar.
[11] · MOORE W.: Physical Chemistry. Editorial Prentice Hall.
[12] · SEARS F.: Termodinámica. Editorial Reverté.
[13] · SMITH J.andVAN NESS C.: Introduction to Chemical Engineering Thermodinamics. Mc Graw-Hill.
X - Bibliografia Complementaria
[1] · ADAMSON A.W.: Problemas de Química Física. Editorial Reverté.
[2] · ATKINS P.W: Physical Chemistry, Fifth Edition, Oxford University Press
[3] · BURMISTROVA O.A. y Otros: Prácticas de Química Física. Editorial Mir Moscú.
[4] · CASTELLAN G.W.: Fisicoquímica. Fondo Educativo Interamericano.
[5] · DANIELS, WILLIAMS y Otros: Experimental Physical Chemistry, 6th Editorial Mc. Graw-Hill Book Co.
[6] · LABOWIITZ y ARENTS: Physical Chemistry Problems and Solutions. Academic Press.
[7] · PALMER W.G.: Química-Física Experiments. Editorial Pitman.
[8] · SHOEMAKER and GARLAND C.W.: Experimentes in Physical Chemsitry. Editorial Mc Graw-Hill.
XI - Resumen de Objetivos
La Química-Física es una disciplina básica para el desarrollo del Plan de la Ingeniería en Alimentos. Esta asignatura, Termodinámica, da los fundamentos teórico-prácticos necesarios para el conocimiento y la interpretación de los procesos fisicoquímicos. Además, sirve de apoyatura a los cursos que le siguen, en los temas específicos de la Termodinámica.
XII - Resumen del Programa
1.- Gases.
2.- Primera Ley de la termodinámica.
3.- Segunda y Tercera Leyes de la Termodinámica.
4.- Espontaneidad y Equilibrio.
5.- Equilibrio Químico.
6.- Equilibrio Físico.
7.- Soluciones.
8.- Equilibrio en Sistemas No Ideales.
9.-Termodinámica de los Procesos Irreversibles
XIII - Imprevistos