Universidad Nacional de Entre Ríos Facultad de Ingeniería Oro Verde, E. R. República Argentina	Programa de: Hoja 1 de TERMODINÁMICA Código :B0020
Carrera: Bioingeniería Plan 1993 Carga Horaria: horas 60(total) Hs. Semanales: 5 (teoría 3, TP 2) – 12 semanas Departamento: Física y Química Semestre: 1º y 2º Año: 2005
Contenidos Mínimos Transmisión del calor. Estado de un sistema. Principios y leyes que rigen la termodinámica. Aplicaciones a los sistemas biológicos. Fenómenos de transporte.
Programa Analítico de foja: 2 a foja: 3
Bibliografía a foja: 4
Correlativas Obligatorias: Tener aprobadas: MATEMÁTICA I FÍSICA I QUÍMICA. Tener regularizada MATEMÁTICA II
Rige:
Aprobado Res. C. D.: Modificado/Anulado/ Res. C. D.: Fecha: Fecha: El Secretario Académico de la Facultad de Ingeniería (UNER) certifica que el programa está aprobado por el (los) números y fecha(s) que anteceden, Oro Verde, / / .
Carece de validez sin la certificación de la Secretaría Académica:

Universidad Nacional de Entre Ríos Facultad de Ingeniería Oro Verde, E. R. República Argentina	Programa Analítico
Unidad Temática 1: Introducción a la Termodinámica Técnica. Gases Ideales y Ecuación de Estado. Aproximación a los Gases Reales. Conceptos fundamentales: Temperatura y Calor, Trabajo y Energía, Sistema y medio exterior. Parámetros fundamentales. Ecuación de estado de un sistema termodinámico. El Gas Ideal o Perfecto: Leyes de Boyle y Charles: el coeficiente de dilatación térmica. Escala Absoluta de temperaturas. El equilibrio termodinámico. La Ecuación de Estado Térmico de los Gases Ideales. Variables intensivas. Superficie p, v, T Mezcla de Gases Ideales ó perfectos: Leyes de Dalton y Amagat. Determinación de las presiones y volúmenes parciales. Determinación de la constante R y del peso molecular de la mezcla. El modelo de Van Der Waals para gases reales. Significado de sus constantes. La experiencia de Andrews: punto crítico K e isoterma crítica. Determinación analítica de las constantes de Van Der Waals. Otras formas de ecuación de estado. Ecuación de Beattie-Bridgeman. Las coordenadas reducidas y la Ley de los Estados Correspondientes. Ecuación adimensional de Van Der Walls. El método del coeficiente de compresibilidad. El módulo de elasticidad volumétrico de los líquidos. Unidad temática 2: Calor. Capacidad calórica y calor específico. Trabajo. Energía Interna. El Primer Principio de la Termodinámica. El Calor como energía en tránsito. Temperatura y calor. Calor latente. Unidades. Capacidad calórica y calor específico. El concepto de fuente térmica. El principio Cero ó principio de la Termometría. El equivalente mecánico del Calor. Proceso termodinámico y cambio de estado. Reversibilidad e irreversibilidad. Concepto físico de trabajo. trabajo de expansión y de rozamiento en termodinámica. Primer Principio de la Termodinámica para sistemas cerrados. Energía Interna y Calor. Formulación cuantitativa. Experiencia de Joule. Primera ecuación de estado calórico (para la energía interna). Calor específico a volumen constante. Relaciones. Primer Principio aplicado a los sistemas abiertos o circulantes. Trabajo técnico, trabajo de flujo y de circulación. La Entalpía: concepto físico. Segunda ecuación de estado calórico (para la entalpía). Calor específico a presión constante. Relación entre cp, cv y R (Mayer). La experiencia de Joule-Kelvin. Procesos de derrame. La cámara de mezcla: balance másico y entálpico del proceso. Unidad Temática 3: Las Transformaciones Termodinámicas de los sistemas gaseosos. (Isotérmica, isobárica, isócora, adiabática y politrópica) Introducción al estudio de los compresores de gases: curvas de expansión y de compresión. Modelo de compresor monocilíndrico alternativo. Carrera y cilindrada. Concepto de volumen nocivo. Rendimiento volumétrico. Compresión en varias etapas. Análisis de cada transformación, representaciones en sistema p-v, trabajos de expansión y circulación, cantidad de calor, variación de energía interna. Relaciones fundamentales. Calor específico y exponente de la politrópica ideal. La politrópica real y la determinación aproximada del exponente. Unidad Temática 4: Segundo Principio de la Termodinámica. Conceptos fundamentales: Fuente térmica, máquina térmica, ciclo. Enunciado de Carnot. Enunciado de Clausius. Análisis en un sistema U-V de procesos reversibles e irreversibles en sistemas adiabáticos: posibles e imposibles. Enunciado de Caratheodory. El ciclo de Carnot. Rendimiento. El teorema de Carnot. Formulación cuantitativa del Segundo Principio: Entropía. La condición analítica de la variable de estado y la Temperatura termodinámica. Entropía y calor: expresiones para sistemas cerrados y abiertos. Conceptos de flujo de entropía y entropía generada. Diagrama termodinámico T-S. Representación de transformaciones gaseosas y ciclos. Significado gráfico de los calores específicos a volumen y presión constante. Unidad Temática 5: Vapores. Ciclos de máquinas térmicas de vapor. Análisis del comportamiento de una sustancia real que cambia de fase cuando se aporta calor a temperatura constante: calor del líquido, calor latente de vaporización y sobrecalentamiento. Líquido saturado y vapor saturado. Vapor húmedo. Título. Volumen específico del vapor húmedo, entalpía y entropía. Uso de tablas. Vapor sobrecalentado. Diagramas entrópicos de vapores usuales en aplicaciones técnicas. El diagrama de Mollier. Vapores de fluidos usados como refrigerantes. El ciclo de Carnot para vapor húmedo: inviabilidad práctica. El ciclo de Rankine para vapor húmedo: esquema de funcionamiento y análisis en T-S. Ciclo con simple y doble sobrecalentamiento. Esquema y representación en T-S. Rendimientos. Representación en i-s. Unidad Temática 6: Ciclos Frigoríficos a compresión. Máquina térmica inversa como frigorífica y como bomba de calor. Coeficientes de efecto frigorífico y calorífico. Teorema de Carnot para la máquina frigorífica. Ciclo con tres fuentes. Ciclo de Carnot en régimen húmedo. Compresión en régimen seco. Esquema de la instalación y ciclo en T-S. Mejoras del ciclo: compresión en dos etapas con enfriamiento intermedio y subenfriamiento del líquido saturado. Doble evaporación y doble compresión. Ciclo frigorífico de gas. Unidad Temática 7: Transmisión del Calor. Flujo de Calor. Modos físicos de la transmisión del calor en la naturaleza: conducción en los sólidos, convección en los fluidos y radiación en el vacío. Conducción en régimen estacionario: gradiente de temperatura y superficies isotérmicas. Conductividad térmica: Flujo a través de paredes planas y cilíndricas simples y compuestas. Flujo a través de una cáscara esférica de espesor infinito. Radiación. Ley de Stefan-Boltzman. Cuerpo negro y cuerpo gris. Emisividad y poder absorbente. Ley de Kirchoff de la radiación. Aplicaciones: Fórmula de Höttel. Uso de tablas. Convección. Fórmula de Newton. Coeficiente de película. Transmisión de calor fluido a fluido a través de una pared delgada. Coeficiente de transmisión total. Intercambiador de calor elemental: flujos paralelos y a contracorriente. Determinación del salto térmico. Aplicaciones. Uso de tablas. Unidad Temática 8: Aire Húmedo. Humedad absoluta y relativa. Temperatura de rocío. Entalpía del aire húmedo. Procesos: enfriamiento, mezcla, humidificación y secado de aire húmedo. Diagrama psicrométrico. Temperaturas de bulbo húmedo y seco. Temperatura de saturación adiabática.
Listado de Trabajos Prácticos:
Práctica de comprobación del ciclo frigorífico en régimen seco y de termotransferencia por bomba de calor en equipo existente (Trainer). Desarrollo de problemas de aplicación de la teoría a casos prácticos corrientes (problemas tipo resueltos en clase y propuestos para resolución fuera de horario de clase). Informe de interpretación de temas propuestos para análisis (relación de la asignatura con la especialidad).

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BIBLIOGRAFIA

El siguiente listado no pretende ser excluyente. La bibliografía citada puede considerarse, por tradicional, adecuada suficientemente para la apoyatura del estudio y la profundización de los temas propios de la termodinámica en el nivel que pretende la cátedra. Tratado Moderno de Termodinámica H. D. Baehr Montesó (*) Termodinámica V. M. Faires UTEHA (*) Termodinámica Técnica A. De Estrada Alsina Termodinámica Técnica Carlos A. García Alsina (*) Curso de Termodinámica Luis A. Facorro Ruiz Melior (*) Termodinámica Manrique/ Cárdenas Harla Termodinámica Teórica y Técnica Guido Guidi Nueva Librería Termodinámica y Motores Térmicos D. H. Marter UTEHA Termodinámica por Instrucción Programada Melvin Mark Prentice/Hall /Marymar Termodinámica, Teoría Cinética de los gases y Mecánica estadística F. W. Sears CECSA Transmisión del Calor y sus aplicaciones H. J. Stoever Sudamericana Transmisión del Calor - Guido Guidi Nueva Librería Procesos de Transferencia de Calor D. Kern CECSA Calor y Termodinámica M. W. Zemansky Aguilar (*) Termodinámica Técnica Fundamental M. W. Zemansky Aguilar (*) Transmisión del Calor Bados / Rosignoli Troquel (*) Calor y Principios de la Termodinámica I.Greco Nueva Librería (*) Problemas de Termodinámica Diez/ García Nueva Librería (*) Termodinámica Granet, I. Pretice Hall (*) Teoría y Problemas de Termodinámica Abbot, Van Ness McGraw-Hill (*) Elements of Thermodinamics and Heat Transfer Obert, Young Malabar, Fl. (*) Basic Heat Transfer Osisik, M. Malabar, Fl. (*) (*) disponible a la fecha en Biblioteca.