NOMBRE DE LA MATERIA: Termodinámica
Avanzada
CÓDIGO DE LA MATERIA: IQ
504
DEPARTAMENTO: Ingeniería
Química
CARGA TOTAL DE HORAS TEORÍA: 80 horas
TOTAL DE HORAS: 80
horas
NÚMERO DE CRÉDITOS: 11
créditos
NIVEL DE FORMACIÓN: Posgrado
TIPO DE CURSO: Formación
básica común
PRERREQUISITOS: Ninguno
OBJETIVOS GENERALES
Que el estudiante sea capaz, al finalizar
el curso, de analizar termodinámicamente cualquier problema que
involucre equilibrio de fases, reacciones químicas y soluciones.
OBJETIVOS PARTICULARES
Reafirmar los fundamentos de la
Termodinámica, el estudio de las relaciones entre calor y trabajo, incluyendo la primera y segunda ley de la Termodinámica y las propiedades de los fluidos puros y mezclas. Estudiar
las propiedades PVT y las Ecuaciones de Estado y sus fundamentos. Asimismo,
conocer y manejar las ecuaciones y/o correlaciones para el cálculo de
las condiciones para el equilibrio de fases y en reacciones químicas.
CONTENIDO TEMÁTICO:
PARTE I. PRINCIPIOS
BÁSICOS DE LA TERMODINÁMICA.
UNIDAD 1.
CONCEPTOS GENERALES Y LENGUAJE DE LA
TERMODINÁMICA.
I.1.1 Introducción
I.1.2
Propiedad, estado, proceso y equilibrio
I.1.3
Sistemas y variables termodinámicas
I.1.4
Temperatura y la ley cero
I.1.5
Metodología para resolver problemas de termodinámica
UNIDAD 2.
CONSERVACIÓN DE MASA Y ENERGÍA.
I.2.1 Conservación de masa
I.2.2
Conservación de energía
I.2.3
Propiedades de sustancias puras, simples y compresibles
I.2.4
Aplicaciones de balances de masa y energía
UNIDAD 3.
ENTROPÍA Y SEGUNDA LEY DE LA
TERMODINÁMICA
I.3.1 Introducción
I.3.2
Segunda Ley de la termodinámica
I.3.3
Direccionalidad de los procesos reales
I.3.4
Desigualdad de Clausius
I.3.5
Calor, Trabajo, Máquinas y Entropía
I.3.6
Cambios de Entropía de la materia
I.3.7
Procesos isoentrópicos
I.3.8
Aplicaciones del balance de Entropía
UNIDAD 4.
ANÁLISIS DE DISPONIBILIDAD
(EXERGÍA)
I.4.1
Trabajo perdido y Disponibilidad
I.4.2
Análisis de Exergía para sistemas cerrados
I.4.3
Exergía de flujo
I.4.4
Aplicaciones del análisis exergético de procesos
PARTE II. ECUACIONES DE
ESTADO Y EQUILIBRIO DE FASES
UNIDAD 1.
PROPIEDADES PVT Y ECUACIONES DE ESTADO
II.1.1 Fuerzas intermoleculares
II.1.2
El gas ideal
II.1.3
El principio de los estados correspondientes
II.1.4
La ecuación Virial
II.1.5
Ecuaciones de estado cúbicas
II.1.6
Ecuaciones de estado complejas
UNIDAD 2.
LA RED TERMODINÁMICA DE ECUACIONES
II.2.1 Relaciones entre propiedades
termodinámicas para fases homogéneas de
composición constante
II.2.2
Propiedades residuales
II.2.3
Sistemas de dos fases
II.2.4
La ecuación de Clausius-Clapeyron
UNIDAD 3.
SISTEMAS DE COMPOSICIÓN VARIABLE.
COMPORTAMIENTO IDEAL
II.3.1
Relaciones entre las propiedades para sistemas de composición variable
II.3.2
El Potencial Químico como criterio de equilibrio de fases
II.3.3
Mezcla de gases ideales
II.3.4
La solución ideal
II.3.5
Ley de Raoult
II.3.6
Aplicaciones
UNIDAD
4.
SISTEMAS DE COMPOSICIÓN VARIABLE.
COMPORTAMIENTO NO IDEAL
II.4.1
Propiedades molares parciales
II.4.2
La ecuación de Gibbs-Duhem
II.4.3
Fugacidad y Coeficiente de Fugacidad
II.4.4
La Fugacidad como criterio de equilibrio de fases
II.4.5
Dependencia con la temperatura, presión y composición
II.4.6
Propiedades de exceso
II.4.7
Actividad y coeficientes de actividad
II.4.8
Estados estandar
II.4.9
Determinación de coeficientes de actividad
II.4.10
Modelos para coeficientes de actividad
UNIDAD 5.
EQUILIBRIO VAPOR-LÍQUIDO (EVL) Y
LÍQUIDO-LÍQUIDO (LL)
II.5.1
La regla de las fases
II.5.2
Comportamiento de las fases para sistemas vapor/líquido
II.5.3
EVL usando modelos para coeficientes de actividad
II.5.4
EVL usando ecuaciones de estado
II.5.5
Cálculos de punto de rocío, punto de burbuja y flash
II.5.6
Equilibrio y estabilidad
II.5.7
Sistemas en fase líquida de miscibilidad limitada
PARTE III. EQUILIBRIO
QUÍMICO
UNIDAD 1.
EQUILIBRIO EN LAS REACCIONES QUÍMICAS
III.1.1 Introducción
III.1.2
El grado de avance de una reacción química
III.1.3
Aplicación del criterio de equilibrio a reacciones químicas
III.1.4
La constante de equilibrio y los estados de referencia
III.1.5
El efecto de la temperatura en la constante de equilibrio
III.1.6
Cálculo de constantes de equilibrio
III.1.7
Constante de equilibrio y composición
III.1.8
Reacciones múltiples
BIBLIOGRAFIA BASICA
Chemical and Engineering Thermodynamics, Sandler, Stanley I., 3rd Edition, John Wiley and Sons, (1999).
The principles of Chemical Equilibrium: with applications in Chemistry and Chemical Engineering, Denbigh, K.,G., Cambridge University Press (1981).
Thermodynamics and its applications, Modell M., and Reid R., C., 2nd Edition, Prentice-Hall (1983).
Molecular Thermodynamics of fluid-phase equilibria, Prausnitz J.,M., Lichtenthaler R.,N., and Azevedo E.,G., Prentice-Hall (1986).
Classical Thermodynamics of Nonelectrolyte Solutions: with application to phase equilibria, Van Ness, H.,C., and Abbot, M., M., McGraw-Hill, (1982).
Phase Equilibria in Chemical Engineering, Walas, S., M., Butterworth, (1985).
Advanced Engineering Thermodynamics, Bejan, A., John Wiley and Sons, (1988).
Modelling Phase Equilibria, Malanowski, S., and Anderko, A., Wiley, (1992).