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).