Termodinámica Química I
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Descripción del curso
OBJETIVOS: CONOCIMIENTOS Y CAPACIDADES
OBJETIVOS GENERALES:
- Aplicar los conceptos y principios básicos de la termodinámica a cuestiones de interés tecnológico en general.
- Aplicar la termodinámica a la resolución de cuestiones de termoquímica.
- Aplicar la termodinámica al análisis del equilibrio en general.
- Aplicar la termodinámica a los equilibrios heterogéneos y, en particular, a los cuerpos puros y los sistemas binarios.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:- BLOQUE 1: Fundamentos de termodinámica Química
1.1 Aplicar la Termodinámica a situaciones sencillas, de interés tecnológico.
1.2 Aplicar la Termodinámica al estudio de los gases ideales.
1.3 Calcular los efectos caloríficos de procesos físicos y químicos.
1.4 Aplicar el Segundo Principio de la Termodinámica al cálculo de entropías.
1.5 Deducir relaciones entre funciones termodinámicas, sus diferenciales y sus derivadas.
1.6 Aplicar el Segundo Principio al análisis de la espontaneidad y el equilibrio. - BLOQUE 2: Equilibrios heterogéneos
2.1 Desarrollar las herramientas termodinámicas para el análisis de los sistemas heterogéneos.
2.2 Analizar el equilibrio y la espontaneidad en sistemas heterogéneos.
2.3 Aplicar la Regla de las Fases a sistemas abiertos y cerrados.
2.4 Aplicar la Termodinámica al estudio de los cuerpos puros.
2.5 Aplicar la Termodinámica al estudio de los gases reales.
2.6 Aplicar la Termodinámica al estudio del equilibrio y los procesos en sistemas binarios.
ESQUEMA DE CONTENIDOS Y ACTIVIDADES
CréditosTeóricosPrácticos1. FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA QUÍMICA Conceptos fundamentales. Estudio termodinámico de los gases ideales. Termoquímica. Aplicaciones del Segundo Principio de la termodinámica. Funciones termodinámicas. Ecuaciones termodinámicas. Equilibrio y espontaneidad
0,9 Resolución de ejercicios en aula
0,4 2. EQUILIBRIOS HETEROGÉNEOS Teoría general. Teorema de Gibbs. Regla de las fases. Aplicación a los cuerpos puros. Aplicación a los sistemas binarios
1,1 Resolución de ejercicios en aula
0,4 Actividades de evaluación 0,2 MATERIAL DOCENTE
Incluir aquí una descripción general del material docente aportado.
ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN O TAREAS PRÁCTICAS
La evaluación no se limita a considerar la mera reproducción de contenidos, sino que se centra sobre la capacidad de aplicación de los conceptos y recursos expuestos en las clases y en el texto.
El examen consta de las dos partes siguientes, de igual peso:
- Varias cuestiones breves, que requieren aplicar la teoría impartida, pero no precisan de la memorización de contenido alguno.
- Varios problemas de aplicación, de idénticas características que los propuestos y resueltos durante el curso.
Los alumnos disponen de unas tablas y formularios muy completos, que incluyen todas las constantes, valores y fórmulas que puedan necesitar.
Durante el curso y en horas normales de clase se realizan pruebas aleatorias de evaluación continuada, sin previo aviso, sobre la materia del día y los inmediatamente anteriores. Con los resultados de estas pruebas se obtiene un factor de mejora, comprendido entre 1,00 y 1,20, que se aplica a la nota del examen.
Finalmente, las calificaciones de los alumnos que han resultado aprobados se someten a un proceso de ajuste, siempre por exceso, para aproximar su distribución a las usuales en el ECTS (Sistema Europeo de Transferencia de Créditos).
Programa
BLOQUE 1: Fundamentos de Termodinámica Química
1.1: CONCEPTOS FUNDAMENTALES
- Introducción.
- Coeficientes termoelásticos.
- Convenios de signos para los flujos energéticos.
- Expresiones termodinámicas de las capacidades caloríficas.
- Estudio termodinámico de los gases ideales.
1.2: TERMOQUÍMICA
- Efectos caloríficos de los procesos químicos.
- Avance y grado de reacción.
- Calores de reacción. Ley de Hess.
- Calores de formación.
- Calores de combustión.
- Calores de transformación.
- Variación del calor de reacción con la temperatura. Ecuaciones de Kirchhoff.
1.3: CONSECUENCIAS Y APLICACIONES DEL SEGUNDO PRINCIPIO
- Cálculo de entropías.
- Cambios entrópicos.
- Entropía, equilibrio e irreversibilidad.
- Entropía y desorden.
- Homogeneidad, equilibrio y reversibilidad.
1.4: FUNCIONES TERMODINÁMICAS Y EQUILIBRIO
- Trabajo máximo. Energía libre y entalpía libre.
- Condiciones de equilibrio.
- Relaciones entre las funciones termodinámicas.
- Transformaciones matemáticas.
BLOQUE 2: Equilibrios heterogéneos
2.1: TEORÍA GENERAL
- Sistemas heterogéneos.
- Sistemas homogéneos abiertos. Funciones molares parciales.
- Ecuaciones termodinámicas generalizadas.
2.2: EQUILIBRIOS HETEROGÉNEOS
- Condiciones de equilibrio. Teorema de Gibbs.
- Ecuaciones termodinámicas en sistemas heterogéneos.
- Regla de las Fases. Discusión.
2.3: ESTUDIO TERMODINÁMICO DE LOS CUERPOS PUROS
- Conceptos generales.
- Diagramas de equilibrio.
- Ecuación de Clapeyron.
- Equilibrios líquido-vapor.
2.4: ESTUDIO TERMODINÁMICO DE LOS GASES REALES
- Conceptos generales.
- Ecuaciones de estado de los gases reales.
- Funciones de estado reducidas. Estados correspondientes.
2.5: ESTUDIO TERMODINÁMICO DE LOS SISTEMAS BINARIOS
- Conceptos generales.
- Funciones molares parciales binarias.
- Diagramas de entalpía libre.
- Estados de equilibrio.
- Equilibrios sólido-líquido. Discusión.
- Fases intermedias.
- Otros equilibrios binarios.
Bibliografía
BÁSICA:
- B-B-001. ATKINS, P.W., 1991. Fisicoquímica. 3ª ed. Addison-Wesley, 1991.
- B-B-002. CASTELLAN, G.W., 1987. Fisicoquímica. 2ª ed. Addison-Wesley, 1987.
- B-B-003. LEVINE, I.N., 1993. Fisicoquímica. 3ª ed. McGraw-Hill, 1993.
- B-B-004. MONTES, J.M. y GARCÍA TORRENT, J., 1998. Termodinámica química I. Madrid, Fundación Gómez-Pardo, 3ªed 2007. (TEXTO)
- B-B-005. ROCK, P.A., 1989. Termodinámica química. Vicens-Vives, 1989.
COMPLEMENTARIA:
- B-B-006. CRIADO-SANCHO, M.. Los principios de la termodinámica. UNED, 1994.
- B-B-007. FELDER, R.M. y ROUSSEAU, R.W. Principios elementales de los procesos químicos. 2ª . Addison-Wesley , 1991.
- B-B-008. KLOTZ, I.M. y ROSENBERG, R.M.. Termodinámica Química. AC, 1977.
- B-B-009. STADLER, H.P. Chemical Thermodynamics: Revision and Worked Examples. Royal Society of Chemistry, 1989.
- B-B-010. WALL, F.T. Chemical Thermodynamics. W.H. Freeman, 1974.
Ejercicios, Proyectos y Casos
Bloque 1: Fundamentos de Termodinámica Química
- EP-F-001. Problemas de Termodinámica Química 1 (PDF)
Problemas propuestos para clase. - EP-F-002. Problemas de Termodinámica Química 2 (PDF)
Problemas propuestos para clase. - EP-F-003. Problemas de Termodinámica Química 3 (PDF)
Problemas propuestos para clase. - EP-F-004. Problemas de Termodinámica Química 4 (PDF)
Problemas propuestos para clase. - EP-F-005. Problemas de Termodinámica Química 5 (PDF)
Problemas propuestos para clase. - EP-F-006. Problemas de Termodinámica Química 6 (PDF)
Problemas propuestos para clase.
Bloque 2: Equilibrios heterogéneos
- EP-F-001. Problemas de Termodinámica Química 1 (PDF)
Pruebas de evaluación
Bloque 1: Fundamentos de Termodinámica Química
- PE-A-001. Capítulo 1. Ejercicio 1.5 (PDF)
Cuestiones de autoevaluación. - PE-A-002. Capítulo 1. Ejercicio 1.6 (PDF)
Cuestiones de autoevaluación. - PE-A-003. Capítulo 2. Ejercicio 2.6 (PDF)
Cuestiones de autoevaluación. - PE-A-004. Capítulo 2. Ejercicio 2.26 (PDF)
Cuestiones de autoevaluación. - PE-A-005. Capítulo 3. Ejercicio 3.1 (PDF)
Cuestiones de autoevaluación. - PE-A-006. Capítulo 3. Ejercicio 3.5 (PDF)
Cuestiones de autoevaluación. - PE-A-007. Capítulo 4. Ejercicio 4.2 (PDF)
Cuestiones de autoevaluación. - PE-A-008. Capítulo 4. Ejercicio 4.6 (PDF)
Cuestiones de autoevaluación.
Bloque 2: Equilibrios heterogéneos
- PE-A-009. Capítulo 5. Ejercicio 5.5 (PDF)
Cuestiones de autoevaluación. - PE-A-010. Capítulo 5. Ejercicio 5.17 (PDF)
Cuestiones de autoevaluación. - PE-A-011. Capítulo 6. Ejercicio 6.20 (PDF)
Cuestiones de autoevaluación. - PE-A-012. Capítulo 6. Ejercicio 6.36 (PDF)
Cuestiones de autoevaluación. - PE-A-013. Capítulo 7. Ejercicio 7.1 (PDF)
Cuestiones de autoevaluación. - PE-A-014. Capítulo 7. Ejercicio 7.4 (PDF)
Cuestiones de autoevaluación.
Exámenes
- EP-F-0015. Febrero 2002
- EP-F-0016. Diciembre 2002
- EP-F-0017. Febrero 2003
- EP-F-0018. Septiembre 2007
- PE-A-001. Capítulo 1. Ejercicio 1.5 (PDF)
Otros recursos
- OR-B-001. Temperatura y la ley de los gases.
Procede de la colección Universo mecánico. Duración 30'. Español. - OR-B-002. Energía.
Procede de la Open University. Duración 25'. Español. - OR-B-003. Introduction to Thermodynamics.
Procede de la University of Illinoisn Universo mecánico. Duración 17'. Inglés. - OR-B-004. Concepto de temperatura.
Procede de la UNED. Duración 24'. Español. - OR-B-005. Energía y cohetes.
Procede de la Open University. Duración 23'. Español. - OR-B-006. Conservación de la energía.
Procede de la colección Universo mecánico. Duración 30'. Español. - OR-B-007. Liquid air: fun and games.
Procede de la Univ. of Liverpool. Duración 55'. Inglés. - OR-B-008. El Primer Principio.
Procede de la Open University. Duración 23'. Español. - OR-B-009. El Segundo Principio.
Procede de la Open University. Duración 23'. Español. - OR-B-012. Entropía.
Procede de la Open University. Duración 20'. Español. - OR-B-011. Entropía.
Procede de la colección Universo mecánico. Duración 30'. Español. - OR-B-012. ¿Qué hace que una reacción
marche?.
Procede de la Open University. Duración 23'. Español. - OR-B-013. El potencial químico.
Procede de la UNED. Duración 16'. Español. - OR-B-014. Bajas temperaturas.
Procede de la colección Universo mecánico. Duración 30'. Español. - OR-B-015. Un punto de vista macroscópico.
Procede de la Open University. Duración 24'. Español. - OR-B-016. Phase diagrams: getting the whole
picture.
Procede de la University of Illinois. Duración 13'. Inglés. - OR-B-017. Curvas de entalpía libre. Diagramas de
fases.
Procede de la Penns. St. University. Duración 24'. Español. - OR-B-018. Generación de diagramas de fases.
Procede de la Penns. St. University. Duración 24'. Español.
- OR-B-001. Temperatura y la ley de los gases.
Autores del material
José María Montes Villalón
Profesor Emérito
Angel Cámara Rascón
Catedrático de Universidad
Enrique Querol Aragón
Profesor Titular de Universidad Interino
Javier García Torrent
Profesor Titular de Universidad