FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

PROGRAMA DE INGENIERIA AMBIENTAL

Nombre del curso: TERMODINÁMICA

Docente: Javier Mauricio Naranjo V.

Horas de acompañamiento: 8

Horas de trabajo independiente: 56

1. PROBLEMA DE CONOCIMIENTO

La termodinámica es una ciencia que aporta al ingeniero ambiental un conocimiento

amplio en el comportamiento energético que se dan en los equipos propios de

ingeniería dando herramientas para el diseño, operación y mantenimiento de estos.

Además, aporta conceptos fundamentales para entender fenómenos tales como los

cambios que se dan en el ambiente por perturbaciones energéticas.

Cualquier tipo de transferencia de calor siempre se aborda a partir del estudio

termodinámico detallado para entender cómo se dan las reacciones biológicas,

enzimáticas, químicas, los fenómenos atmosféricos, el funcionamiento de los equipos

de ingeniería, los materiales y su resistencia, el diseño de equipos, el movimiento de

flujos y demás aspectos propios de la ingeniería que en su mayoría son abordados

siempre en su etapa inicial desde la termodinámica.

La termodinámica utiliza herramientas aportadas por las asignaturas tales como

Química, Física, Calculo Diferencial y Calculo Integral. La termodinámica aporta bases

para el desarrollo de asignaturas tales como Balances de Materia y Energía,

Fisicoquímica, Mecánica de Fluidos, Tratamiento de Aguas, Suelos y Aires, Plantas de

tratamiento de Aguas, etc. Se torna importante la observación y la experimentación

con aparatos térmicos que permiten comprender la importancia de los procesos

termodinámicos en nuestro entorno y como estos afectan el medio en que vivimos y

de allí presentar alternativas de mejoramiento en la conservación del ambiente.

2. ESTRUCTURA CONCEPTUAL

El curso estará divido en 5 unidades, cada una de las cuales tendrá diversos momentos de

construcción de conocimiento y evaluativos para determinar el grado de avance y

apropiación del conocimiento.

UNIDAD 1: Conceptos básicos

En esta unidad se nivelarán los conocimientos previos sobre sistemas de unidades,

factores de conversión y análisis dimensional.

UNIDAD 2: Leyes de los gases y Carta de compresibilidad

Se abordará la teoría de los gases partiendo desde los gases ideales y analizando la

desviación de la idealidad de los gases reales a través del factor de compresibilidad.

UNIDAD 3: Propiedades de estado y tablas de vapor

En esta unidad se analizarán las propiedades de estado de los sistemas termodinámicos,

determinación de los estados termodinámicos, fases y uso de tablas de vapor.

UNIDAD 4: Primer principio de la termodinámica

Se utilizará la ecuación de balance de energía el análisis del primer principio o ley de la

termodinámica. Se conocerá la forma de transformación de la energía en diferentes

formas.

UNIDAD 5: Segundo principio de la termodinámica

Este principio permitirá conocer los límites y restricciones de los procesos termodinámicos

y transformaciones energéticas. Se analizará la reversibilidad de los procesos, la calidad y

uso eficiente de la energía.

3. PREGUNTAS ORIENTADORAS

- ¿Cuáles son los principios de la termodinámica?

- ¿Qué es un sistema termodinámico y qué tipos de sistemas hay?

- ¿Qué es una propiedad de estado?

- ¿Cómo se puede definir los estados termodinámicos de los sistemas?

-¿Cómo se puede analizar los cambios de los estados termodinámicos de un sistema?

- ¿Cómo se puede aplicar el principio de conservación de la energía para el análisis de

sistemas termodinámicos?

- ¿Cómo se puede aplicar la segunda ley de la termodinámica para el análisis de

reversibilidad de los procesos y restricciones en la transformación de la energía?

- ¿A través de qué tipo de análisis se puede determinar la calidad de la energía?

4. LOGROS Y COMPETENCIAS

Logros Competencias Definir de forma precisa los conceptos

fundamentales de la termodinámica y aplicarlos al análisis de sistemas industriales.

Define diferentes conceptos de la

termodinámica y los aplica para analizar sistemas industriales.

Aplicar las diferentes leyes de los gases, distinguiendo el comportamiento de un gas ideal y de un gas real.

Determina el comportamiento de gases ideales y reales aplicando diferentes leyes de los gases.

Utilizar diferentes herramientas

(ecuaciones de estado, tablas de vapor, ecuaciones empíricas, para determinar las propiedades de estado de los sistemas termodinámicos

Define correctamente los estados

termodinámicos de los sistemas mediante el uso de diferentes herramientas para calcular las propiedades de estado.

Formular correctamente el primer principio, el segundo principio y el balance

de exergía para cualquier sistema termodinámico sin reacción química.

Aplica los principios de la termodinámica (primera y segunda ley) para realizar

balances de energía y exergía de los sistemas.

5. CRONOGRAMA

SEMANA

UNIDAD

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

UNIDAD 1

UNIDAD 2

UNIDAD 3

UNIDAD 4

UNIDAD 5

6. METODOLOGÍA: Cada unidad tendrá tres momentos:

Momento previo: En el cual se evaluarán los pre-saberes y se nivelarán para poder

abordar las temáticas de la unidad.

Momento investigativo: En este momento se construirá el nuevo saber a través de

consultas, discusión de documentos de lectura, solución de problemas y ejercicios.

Momento evaluativo: Este momento será constante durante toda la unidad, pues se

tendrán diferentes actividades que permitirán evaluar el proceso de aprendizaje del

estudiante.

Estrategias investigativas:

- Trabajo independiente mediante asignación de tareas de consultas, lecturas propuestas

por el docentes, y lecturas sugeridas por el estudiante.

- Trabajo colaborativo 1: se tendrán grupos de trabajo en los cuales los estudiantes

resolverán casos de estudio y propondrán alternativas para la solución de problemas.

- Trabajo colaborativo 2: mediante la pizarra virtual se resolverán problemas con la

participación activa de los estudiantes. Igualmente se tendrán foros de discusión de

problemas asignados.

Estrategias evaluativas:

Se tendrá en cuenta la participación activa de los estudiantes en las actividades durante el

curso. Se estimulará la comunicación permanente, el interés y el trabajo colaborativo. Se

tendrá una evaluación constante sobre las competencias adquiridas por el estudiante y la

forma en cómo analizar los sistemas termodinámicos. Por cada unidad se tendrán las

siguientes actividades evaluativas:

- Foro de discusión (15%): En él se interactuará con el estudiante para resolver las dudas

sobre diferentes problemas propuestas.

- Examen (30%).

- Proyecto de diseño (30%): Se asignará un proyecto o caso de estudio, al cual deberán

darle solución.

- Problemas asignados (25%): Se asignarán problemas que deberán exponer en la pizarra

virtual.

8. COMPONENTES COMUNICATIVOS Y DE INTERACCIÓN

Foro 1: "Un poco de mi..."

En este primer foro se busca establecer un espacio de confianza para que los participantes

del curso se presenten comentando su nombre, edad, ciudad residencia, gustos y hobbies.

Este foro se realizará al comienzo del curso.

Frecuencia: Una vez al comienzo del curso.

Pizarra 1: "Las reglas de juego"

En este primer encuentro sincrónico se tendrá un mayor acercamiento con los

estudiantes. Además se discutirá la propuesta metodológica del curso, la forma de

evaluación y seguimiento, el cronograma y se tendrá la oportunidad de que los

estudiantes propongan algunas ideas metodológicas para el desarrollo del curso.

Proyecto grupal: "Construyendo una máquina térmica"

Este es un proyecto de diseño que los estudiantes desarrollarán a lo largo del curso con

diferentes etapas de entrega. En cada unidad, el grupo presentará un avance del proyecto

en unas diapositivas animadas, exponiendo los objetivos del proyecto, la metodología

utilizada y el avance alcanzado en cada entrega. Los videos los compartirán su canal de

youtube. Al final del curso, se tendrá un video que compile el proceso de desarrollo del

proyecto de aula.

Frecuencia: Al finalizar cada unidad deberán presentar el video de avance, y en la última

unidad deberán presentar el video final comunicando de forma creativa y didáctica el

proyecto de aula desarrollado.

Foro: "S.O.S"

Este foro está creado para que los estudiantes canalicen todas las dudas que tengan. Se

establece en forma de foro para que se pueda dar una retroalimentación entre los mismos

estudiantes y no solo un diálogo con el docente.

Frecuencia: Este foro será permanente durante todo el curso. La idea es que lo dinamicen

los mismos estudiantes exponiendo las dificultades en el procesos de aprendizaje para

encontrar alternativas de solución entre todos los participantes del curso.

Chat: ¿Cómo vamos?

Al igual que el foro S.O.S, este chat está creado para aclarar las dudas que puedan tener

los estudiantes en tiempo real.

Frecuencia: Estará disponible todos de lunes a viernes de 4 a 5 de la tarde.

Pizarras virtuales: "Construyendo saberes"

Cada unidad tendrá dos pizarras virtuales. Una al comienzo, y otra al mitad de la unidad,

para explicar en tiempo real algunos temas y trabajos asignados.

Frecuencia: 2 pizarras virtuales por unidad.

Otros medios de contacto:

La plataforma virtual tiene disponibles herramientas como correos electrónicos y

mensajería instantánea, las cuales pueden ser usadas en cualquier momento para

mantener una comunicación permanente. De igual forma se creó un grupo cerrado en

facebook del grupo de Termodinámica, para estar con comunicación permanente,

intercambiar páginas de interés, documentos y generar una discusión permanente a cerca

de los contenidos del curso.

Contacto:

e-mail: jnaranjo@ucm.edu.co

cel: 3127010039

Facebook: termodinámicaUCM

REFERENCIAS RECOMENDADAS

Libros de texto generales sobre termodinámica

o Çengel, Y.A.; Boles, M.A.

Termodinámica. McGraw Hill. 7ª Edición. 2012.

o Smith, J. M.; Van Ness, H. C.; Abbott, M.M.

Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química.

McGraw Hill. 7ª Edición. 2007.

o Sandler, S.

Chemical, Biochemical, and Engineering Thermodynamics. John Wiley and Sons. 4th Edition. 2006.

o Poling, B.E.; Prausnitz, J.M.; O’Conell, J.P.

The Properties of Gases and Liquids.

McGraw Hill. 5th Edition. 2001.