Termodinámica - Competencias
September 4, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
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COMPETENCIAS MARCO (resumen). Conoce y maneja la maquinaria e instrumentos de medición en la línea de procesos alimenticios alimenticios.. .
PRIMERA UNIDAD: Introducción a la Termodinmica: La Termotecnia o Termodinámica Aplicada es la ciencia de la Ingeniería que está relacionada con el estudio de sistemas termodinámicos reales bajo la óptica de la física del calor. La visión que se desea desarrollar es sistémica. Con esto queremos decir que ustedes vayan adquiriendo la habilidad de ver sistemas reales y analizarlos desde el punto de vista global. or si analizamos un automóvil! verlo no solo como un conjunto de partes y piezas! sino tambi"n entender las relaciones funcionales entre ellas para comprender suejemplo operación. #rataremos que al desarrollar esta habilidad se vaya aplicando a sistemas cada vez más generales. $sí! del estudio de sistemas muy simples! pasaremos al estudio de sistemas cada vez más complejos. #odo #odo no pasaría de ser un ejercicio acad"mico interesante si nos limitáramos a esos aspectos. %in embargo veremos que algunos conceptos claves que se e&plican en el curso están íntimamente ligados al problema del desarrollo. 'urante el desarrollo de este curso! veremos como los principios de la #e #ermodinámica rmodinámica son aplicables a problemas y sistemas reales. (uscamos! sobre todo! que ustedes perciban la importancia que tiene la correcta comprensión y aplicación de estos principios en gran cantidad de problemas reales que enfrentarán. La ecuación e&istente cambia en forma radical con la Revolución Industrial. %i bien esta trajo muchos cambios! el más importante )por sus consecuencias* es la invención de la máquina de vapor . or primera vez el hombre puede disponer de fuentes de energía mecánica de mayor potencia y donde se hace necesario. %obre esta máquina nos detendremos más adelante.
COMPETENCIAS a) Uso de llas as ta!la ta!lass de "a#or en los #rocesos $ cerradosa!iertos en un %lu&o de a'ua ue se calienta a tra"s de un intercam!iador de calor* reali+ando el !alance de calor necesaria #ara ue se realice el cam!io de caracter,sticas es#erado
CONTENIDO
ACTI-IDADES DE APRENDI.A/E
INDICES DE 4O5RO
E-A4UACION
RESU4TADO DE APRENDI.A/E
UNIDAD I introducción a la termodinmica a) -ari -aria! a!le less termodinmica !) Te Tem#e m#erat ratura ura c) -olu -olume men n d) Pr Pres esió ión n e) Tra!a& a!a&o o %) En Ener er' ',a ') Ca Callor
a) la!oratorio Re Real ali+ i+ar ar en #lanta #iloto #ara determinar densidad 0* T* P $ !) Correl Correlaci aciona onarr estas "aria!les termodinmicas #ara determinar la tem#eratura %inal del a'ua ue #ermanece en un tanue* des#us ue se 1a 1ec1o #asar #or un intercam!iador de calor de conc1a $ tu!o o la caldera desde una #resión inicial P2 1asta una #resión P3
a) la utilidad usoe6#licar de ta!las de "a#ordel #ara resol"er #ro!lemas de #rocesos en alimentos* #ara el caso #articular* con el uso de "a#or de a'ua7
a) Resolu Resolució ción nusando de de #ro!lemas las "aria!les termodinmicas P* -* T* 0 !) Partic Partici#a i#ació ción n acti"a en clase
a) e6#erimental* Presentacióen n 'ru#os #re"iamente esta!lecidos* del cam!io de ener',a interna* ener',a #otencial a tra"s de una ca,da de a'ua a una altura esta!lecida7 !) Presentación de la resolución de #ro!lemas a tra"s de Internet* en %ec1a 89;93;
a) >acer >acer 'ru#os 'ru#os de tra!a&o #ara esta!lecer e6#erimentalm ente correlaciones
UNIDAD II Ener',a interna
!)
rimera ley y Conceptos (ásicos. +unciones de estado a* ene energí rgía a in inter terna na b* pri primer mera a ley de la termodinámica c* func funcio ione nes s de estado d* r roc oces esos os reversibles e* r roc oces esos os reversibles f* Ca Capa paci cida dad d calorífica g* r roc oces esos os irreversibles
c) a)Esta!lecer las correlaciones ener',a interna* calor $ tra!a&o !)Esta!lecer la ra#ide+ de trans%erencia de calor !a&o car'a %i&a con una #otencia esta!lecida c)Esta!lecer los #rocesos cerrados $ a!iertos con reacciones $ sin reacciones d) Relacionar tem#eratura con #resión cuando la ener',a interna cam!ia* ace >acerr e6#erimentalm ente un !alance de masa en un #roceso a!ierto7 Determine la
a) #resen #resentac tación ión d dee
a) Resolu Resolució ción n de 2 #ro!lemas con res#uesta en el li!ro $ entre'arlo el 229;93; !) Discus Discusión ión en 'ru#o so!re la ener',a interna c) Partic Partici#a i#a acti" acti"aa en clase
los #ro!lemas #or 'ru#os en e6#osiciones ma'istrales !) E6amen E6amen del del te tema ma resuelto correctamente en la %ec1a 229;93;
e)ace >acerr a#licaciones a los
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rocesos Isot"rmicos rocesos $diabáticos rocesos poli trópicos $plicación de la ecuación de viarial -cuación de estados cbicos -cuación generalizada Correlación generalizada para líquidos.
#re"iamente7 !) Det Determ ermina inarr los calores latente de "a#ori+ación de "a#ori+ación dados #ara l,uidos #uros a di%erentes tem#eraturas as, como el #unto de e!ullición normal c) Desarr Desarroll ollar ar una una ecuación 'eneral #ara el calor estndar de reacción en %unción de la tem#eratura #ara una de las reacciones #uestas como re%erencia
ecuaciones a#licadas a #rocesos isotrmicos* iso!ricos* isocóricos $* en los #rocesos adia!ticos determinar las ca#acidades calor,%icas constantes ') Dete Determ rmin inar ar llos os #rocesos irre"ersi!les 1) Dete Determ rmin inar ar llas as correlaciones 'enerali+adas #ara 'ases
a) >acer >acer ' 'ru# ru#os os d dee tra!a&o* el ue a tra"s de un taller* cada 'ru#o e6#ondr temas
di%erentes #rocesos con #ro!lemas* los cuales sern #resentados #or los di%erentes 'ru#os en e6#osiciones ma'istrales
es#ec,%icos* con resolución de #ro!lemas* as,: E%ectos trmicos de calor sensi!le
UNIDAD No. IV
-fectos caloríficos •
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-fectos t"rmicos de calor sensible -fectos caloríficos de cambio de fase Calor de reacción estándar Calor de formación estándar Calor de combustión estándar -fectos caloríficos de reacciones industriales
a) Identi Identi%ic %icar ar #rocesos "lidos como auellos ue satis%acen tanto la #rimera como la se'unda le$ !) Anali+a Anali+arr lo loss de#ósitos de ener',a trmica* #rocesos re"ersi!les e irre"ersi!les* muinas trmicas* re%ri'eradores $ !om!as de calo c) Descri Descri!ir !ir los enunciados de @el"inPlancB $ Clausius de la se'unda le$ de la termodinmica d) A#lica A#licarr la se'unda se'unda le$ de la termodinmica a ciclos $
a) Presen Presentac tación ión ' 'ru# ru#al al de cada tema de acuerdo a los 'ru#os: 5ru#o 2:e%ectos trmicos de calor sensi!le 5ru#o 3: e%ectos calóricos de cam!io de %ase 5ru#o : calor de reacción estndar $ calor de %ormación !) Presen Presentac tación ión** a tra"s de los tres 'ru#os de calor de com!ustión $ e%ectos de reacciones industriales en 'ru#os de discusión a tra"s de un %oro en Internet7 c) E6amen E6amen ",a Intern Internet* et* resuelto correctamente #or 'ru#os $ e6#osición ma'istral del docente
dis#ositi"os c,clicos e) A#lica A#licarr la se'und se'undaa le$ #ara desarrollar la escala de
tem#eratura termodinmica a!soluta %) Des Descri cri!ir !ir el cic ciclo lo de Carnot ') E6amin E6aminar ar los los #rinci#ios de Carnot* las muinas trmicas $ los coe%icientes de desem#eo #ara muinas trmicas ideali+adas de Carnot* re%ri'eradores $ !om!as de calor 1) Demostrar ue es im#osi!le ue dos l,neas ue re#resentan #rocesos adia!ticos re"ersi!les en un dia'rama P-* se intersecten i)Demostrar ue cualuier %lu&o de calor entre dos reci#ientes trmicos a las
tem#eraturas a tem#eraturas Tc $ T%* donde TcT% De!e ser del mas caliente al mas %r,o
&) Demostrar ue 1a$ una #ro#iedad llamada entro#,a S* ue es una #ro#iedad intr,nseca de un sistema* ue se relaciona de manera %uncional a las coordenadas medi!les ue caracteri+an al sistema B) Demostrar ue a ma$or irre"ersi!ilidad del #roceso* ma$or ra#ide+ de #roducción de entro#,a $ ma$or cantidad de ener',a resulta inaccesi!le #ara el tra!a&o7 Cada irre"ersi!ilidad lle"a consi'o un costo
a* dis discus cusión ión grup grupal al sobre entropía! publicar sus conclusiones sobre el tema desorden! haciendo uso de la
Presentación de temas $ resolución de #ro!lemas
a tra"s del Internet* a la cuenta del catedrtico "ictorna&era?$a1oo7com
red de Internet b* resolver problemas del tema de Internet! hacer la publicación en el archivo del catedrático. UNIDAD No.V Segunda ley de la termodinámica • • • •
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nunciado de la Segunda !ey !a máquina t"rmica Ciclo de carnot para un gas ideal ntropía ntropía de un gas ideal #ercera ley
a) >a >ace cerr 'u 'u,a ,a de tra!a&o $ con una 'ru,a de%inir entro#,a* com#ararla con la entro#,a7 !) Discut Discutir ir el ciclo de Carnot $ #u!licar sus conclusione s a tra"s de Internet c) In In"e "est sti' i'ar ar so!re termometr,a $ de #aso* de%inir la tercera le$ de la Termodinm ica7 Pu!licarla en Internet a* a trav"s de a tra"s de diagramas el arc1i"o
a)Partici#ación acti"a en clase !)-aloración de la #resentación
del catedrtico
b* 0ue conclusiones podrían establecerse con las correlaciones generalizadas! discusión en clase!
UNIDAD VI
ropiedades termodinámicas de fluidos •
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ropiedades en fase homog"nea y composición constante ropiedades /esiduales %istema difásico 'iagramas termodinámicos Correlaciones generalizadas
termodinámicos e&plicar las propiedades en fase homog"nea! sus propiedades residuales así como el de los sistemas difásicos
a) Det Determ ermina inarr ue ue es una sustancia #ura !) Estu Estudi diar ar %,sicamente de los #rocesos de cam!io de %ase c) Ilustr Ilustrar ar los dia'ramas de #ro#iedades # "* t" $ #t $ las su#er%icies #" t de sustancias #uras d) A# A#li lica carr la ecuación de estado de 'as ideal en la solución de #ro!lemas re#resentati"o s e) Det Determ ermina inarr eell
Presentación de temas $ resolución de #ro!lemas a tra"s del Internet* a la cuenta del catedrtico "ictorna&era?$a1oo7com
a)Partici#ación acti"a en clase !)-aloración de la #resentación
tra!a&o ue se des#erdicia como resultado de las irre"ersi!ilidad es en un #roceso se conoce como tra!a&o #erdido %) desarrollar a #artir de la ecuación corres#ondiente una ecuación mas 'eneral* es#ecialmente a#licada a sistemas cerrados de di"ersos com#onentes cada uno con su #ro#io con&unto de #ro#iedades uni%ormes* #ero entre las cuales #ueda des#la+arse el %luido ') desarrollar una ecuación ms 'eneral a#lica!le a sistemas a!iertos $ a #rocesos de %lu&o de todo ti#o 1) Estudiar los #rocesos de %lu&o desde el #unto de "ista de la se'unda le$
resentación de procesos! gráficamente y en clase de procesos que impliquen e&pansión e igualmente los que
a) Presentación de
temas $ resolución de #ro!lemas a tra"s del Internet* a la cuenta del catedrtico "ictorna&era?$a1oo7com !) 3F7 E6amen #arcial
impliquen compresión! discutiendo sus ecuaciones! en clase el 3456457664
12I'$' ,II #ermodinámica de procesos de flujo. •
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rocesos de e&pansión rocesos de compresión
a) Da Dada dass llas as condiciones de o#eración en una #lanta de ener',a de "a#or ue %unciona con un ciclo de ener',a #rctico sim#le* determinar la ra#ide+ de "a#or* la ra#ide+ de trans%erencia de calor en la caldera $ en el condensador * $ la e%iciencia trmica de la #lanta !) Det Determ ermina inarr ue #ara la misma relación de com#resión* la e%iciencia trmica del motor de Otto estndar de aire es ma$or ue la e%iciencia trmica de ciclo de
a)Partici#ación acti"a en clase !)-aloración de la #resentación a tra"s de un e6amen #arcial
a*resentación de una planta el"ctrica! así como de una de maquina de combustión interna. b*determinar el coeficiente de desempe8o 9 para una máquina de Carnot! al correo del catedrático
a) Presentación documento encuadernado !) E6amen corto $
resumen a tra"s del correo electrónico del catedrtico
Diesele estndar7
a) #artici#ación acti"a en la discusión del tema
12I'$' ,III Conversión de calor en trabajo mediante ciclos de potencia •
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lanta termoel"ctrica :aquina de combustión interna La maquina de ;tto La maquina de
a) Det Determ ermina inarr llaa e%iciencia trmica #ara una muina !) De De%i %ina na el el coe%iciente de desem#eo G #ara una !om!a de calor c) Det Determ ermina inarr eell coe%iciente de desem#eo G #ara una !om!a de calor de Carnot7
diesel :aquina de propulsión a chorro
UNIDAD I$
a* 'et 'eterm ermina inarr e ell coeficiente de desempe8o de un refrigerador !
de una #lanta ener'tica de "a#or7 !) E6amen escrito
a* resentar por Internet el diagrama de el proceso de refrigeración b* 'ar una lista de listados como indeseables y proquelos refrigerantes que no estan fuera del mercadocuales son sus e&pectativas con la degradación de la capa de ozono.
E6amen corto resuelto correctamente
Determinar la ca#acidad de un com#resor #ara el #roceso alimenticio ue #ueda usted #lantear7
%e&rigeración •
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l re&rigerador de Carnot Ciclo de compresión de 'apor Comparación de los ciclos de re&rigeración lección de re&rigerante %e&rigeración por a(sorción )om(as de calor *rocesos de licue&accion
e&tensivo a una bomba de calor de Carnolt. (+ constante! o para disminuir #> con #c constante? ara un refrierador real! ill HooB Com#an$7 Com#an$7 Inc7USA7 Inc7USA7 Se6ta7 Se6ta7 5arc,a >ernande+* Ana Eli+a!et1 (Traductora)7 Re"7 Tcnica M7C7 Nestor Dia+ Ram,re+7 9 Se6ta Edición7 9 Dele'ación Cua1temuc 8Q M6ico DK9 P'inas 287 37 Conse&o de la Tierra* CR7 27 T1e T1e eart1 netorB %or sustaina!le de"elo#ment 1ome# 1ome#a'e a'e (en l,nea)7 San /os* CR7 Consultado 3 &un7 27 27 Dis#oni!le en 1tt#:997ecouncil7ac7cr7 7 5u+mn 5u+mn** M de7 2 27 7 Te Tende ndenci ncias as inno"a inno"ador doras as en educac educación ión matemti matemtica ca (en l,nea) l,nea)77 Ho' Ho'ot ot** UNE UNESCO SCO77 Consul Consultad tado o Q ene7 ene7 2;7 2;7 Dis#on Dis#oni!l i!lee en 1tt#:997oei7or'7co9oei"irt9edumat71tm7
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