reunion - Docentes - Universidad Nacional de Colombia

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE MINAS
PROGRAMA CALENDARIO
SEMESTRE 02 DE 2009
ASIGNATURA
CÓDIGO
TIPO DE ASIGNATURA
CREDITOS
PROFESOR
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TERMODINÁMICA AVANZADA PARA INGENIEROS
3008565
Teórica 4 H/s.
4
Bibian Alonso Hoyos M. (Oficina M4-214)
bahoyos@unal.edu.co
http://www.docentes.unal.edu.co/bahoyos/
OBJETIVOS
Generales
- Introducción de los conceptos fundamentales, físicos y matemáticos de la
termodinámica moderna.
- Enseñar las bases fundamentales estadísticas de las propiedades termodinámicas
microscópicas.
- Conceptuar físicamente las propiedades termodinámicas.
- Unión de las interacciones moleculares fundamentales con la Termodinámica.
Específicos
- Aplicación de los principios termodinámicos en sistemas específicos, incluyendo
ecuaciones de estado, soluciones no ideales, sistemas complejos de equilibrio
químico y físico.
- Introducir los conceptos fundamentales de la termodinámica no fenomenológica
- Familiarización de la terminología y aproximación teórica de la Termodinámica.
- Uso de conceptos básicos de Mecánica Estadística para la simulación de sistemas
moleculares y su implicación en la Termodinámica.
2.
PROGRAMA RESUMIDO.
Repaso Termodinámica clásica.
Mecánica estadística.
Aplicaciones en sistemas específicos
Equilibrio Líquido – Vapor.
Equilibrio Líquido – Líquido.
Termodinámica de polímetros.
Termodinámica de superficies.
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3.
PROGRAMA DETALLADO.
1. Repaso de Termodinámica Clásica de Sistemas Puros
Propiedades termodinámicas a partir de datos volumétricos. Presión y temperatura como
variables independientes. Fugacidad de un componente en una mezcla. Fugacidad de
substancias puras. Temperatura y volumen como variables independientes. Fugacidad de un
componente a partir de una ecuación de estado cúbica. Equilibrio de fases a partir de
propiedades volumétricas. Postulados, Leyes, relaciones fundamentales, relaciones de
Maxwell.
2. Mecánica Estadística.
Entropía y temperatura. Mecánica estadística clásica. Ergodicidad. Promedios y ensambles.
Interacciones moleculares, Interacciones: largo y corto alcance. Funciones de potencialenergía. Simulaciones moleculares: dinámica molecular y Monte Carlo
3. Aplicaciones en sistemas específicos
Fugacidad y Equilibrio Vapor-Líquido
Mezclas ideales. Mezclas de Lewis: fugacidad y potencial químico. Cálculo de fugacidad de
ecuaciones de estado. Ley de Raoult.
Actividad y Equilibrio Líquido- Líquido
Propiedades de exceso y actividad. Fugacidad Vs. Actividad. Mezclas diluidas. Constantes
de Henry. Estabilidad termodinámica. Equilibrio en mezclas ternarias y puntos críticos.
Modelos sencillos de mecánica estadística.
Termodinámica de Polímeros
Solubilidad de soluciones poliméricas. Generalización de la Teoría de Flory-Huggins.
Copolimeros en bloque. Derivaciones alternativas de la teoría de Flory-Huggins
Termodinámica de Superficies
Tensión superficial de una superficie plana. Energía libre de Gibbs de una superficie plana y
la relación Gibbs-Duhem. Superficies curvas. Fuerzas capilares. Dependencia de la
temperatura en la tensión superficial. Mezclas. Vapor-líquido, líquido-líquido.
2
4. MÉTODO DE TRABAJO.
El curso se desarrollara por medio de la utilización de la técnica de indagación criticocreativa (ICC):
1) Presentación holistica del tema
2) Realización de la indagación.
3) Respuesta a las preguntas.
Se espera por parte del estudiante un compromiso en cuanto a:
Leer con anterioridad sobre el tema correspondiente.
Dedicar al menos 8 H/s para complemento por fuera del aula.
Consulta en biblioteca, otras fuentes o con el profesor.
5. EVALUACIONES.
La evaluación está íntimamente ligada a la metodología propuesta para el curso y se basa
en el trabajo activo y participativo de los estudiantes, quienes desarrollaran las diferentes
actividades descritas como parte de la evaluación y eventualmente, mediante exposiciones
o trabajos escritos, se socializará los logros alcanzados por cada uno de ellos.
6.
BIBLIOGRAFÍA.
J. M. Prausnitz, R. N. Lichtenthaler, E. Gomez de Acevedo Molecular Thermodynamics
of Fluid-Phase Equilibria. 3 Ed. Prentice-Hall Inc. 1999. New Jersey.
D. Frenkel, B. Smit. Understanding Molecular Simulations, 2da Edicion, 2002.
Medellín, Agosto de 2009.
3
TERMODINÁMICA AVANZADA PARA INGENIEROS (3008565)
Programa de lecturas
SEM. 02-2009
REUNION
TEMA
1
Presentación
2
Repaso Termodinámica
3
4
5
6
7
8
9
10 y 11
Prop. a partir de
volumétricos
introd.. Termo estadística
F/zas intermoleculares
LECTURA
Prausnitz Cap 1
y2
datos Prausnitz Cap 3
Prausnitz Ap. B
Prausnitz
Sec.
4.1 - 4.5
Teoría molecular de estados Prausnitz
sec.
correspondientes
4.12- 4.13
Ergodicidad
Frenkel Cap 1 y
2
Simulación Monte Carlo I
Frenkel Sec 3.13.2
Simulación Monte Carlo II
Frenkel Sec. 3.3
– 3.4
Simulación Monte Carlo III
(estudio de casos)
12
Dinámica Molecular I
13
Dinámica Molecular II
14 y 15
Dinámica Molecular III (estudio
de casos)
16 a 32
Aplicaciones
Frenkel Sec. 4.14.3
Frenkel Sec.4.44.5
4
FECHA/OBS