====== 76.01. Introducción a la Ingeniería Química 1 ====== **Página web oficial:** [[http://www.di.fcen.uba.ar/diq/page10.html]]\\ ++++Carreras:| ^ Carrera ^ Créditos ^ Correlativas ^ Condición ^ |[[carreras:quimica|Química]] | 8 | [[materias:61:03|61.03]]; [[materias:61:08|61.08]]; [[materias:62:01|62.01]]; [[materias:63:02|63.02]]; [[materias:75:01|75.01]] | Obligatoria | ++++ ===== Programa ===== ++++Objetivos| Se persigue la formación del estudiante de grado, en la adquisición de los conocimientos básicos indispensables para el posterior estudio de los conceptos de transferencia de cantidad de movimiento, de calor y de masa y los procesos químicos, con los que aquél culmina la etapa de materias troncales de su carrera, como asimismo brinda las herramientas básicas para el desarrollo de materias con orientación y cursos de postgrado.\\ La termodinámica es la ciencia que trata las transformaciones de la energía y las relaciones entre las propiedades físicas de las sustancias afectadas por dichas transformaciones. La termodinámica técnica incluye el estudio tradicional de procesos tales como: - Generadores de energía estacionarios y móviles - Refrigeración y acondicionamiento de aire - Expansores y compresores de fluidos - Procesos químicos como los propios de las refinerías de petróleo y la combustión de hidrocarburos combustibles (carbón, petróleo y gas natural) - Procesos de transporte de gas natural y licuado Pero hoy podemos hablar de otros procesos que mueven al universo de la generación de energía en los cuales está presente la termodinámica técnica, tales como: - Las unidades de energía solar. - La producción comercial de energía a partir de fluidos calentados mediante fuentes geotérmicas. - La energía eólica. - Las investigaciones sobre la utilización de la diferencia de temperatura entre la superficie y las profundidades del mar como fuente de generación de energía. CONVERSIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA DEL OCÉANO - OTEC. - Las investigaciones sobre el ciclo magnetohidrodinámico para generación de energía a gran escala. MHD. Es justamente el estudio de cada uno de los procesos descriptos en los párrafos precedentes el que se encara durante el dictado del curso de INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICA II sobre la base de los conocimientos adquiridos en INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICA I.\\ El enfoque adoptado para el estudio termodinámico de ambas asignaturas es fundamentalmente macroscópico.\\ Es fundamental vincular para un conocimiento profundo de los objetivos perseguidos, los fundamentos de cada una de las dos asignaturas mencionadas, por lo cual se detallan a continuación, módulo a módulo los objetivos de cada una de las unidades temáticas desarrolladas en ambas asignaturas. ++++ ++++Programa analítico| **INTRODUCCIÓN** - La Termodinámica - Su naturaleza - Conceptos y definiciones básicas **MÓDULO 1** - Las Dimensiones y las Unidades - La definición de dimensión - Las dimensiones fundamentales y derivadas - La definición de unidad - El Sistema Internacional de unidades - SI - El Sistema tradicional de unidades de los EE.UU. - USCS - La definición de metro, segundo, kilogramo, mol - La temperatura y la Ley Cero - Las experiencias de Boyle y Charles - Las escalas de temperaturas absolutas - Las escalas de temperaturas relativas - Las unidades derivadas o secundarias - La fuerza - factor de conversión gc - La presión atmosférica - manométrica - barométrica - absoluta - estándar - vacío - La energía- Equivalente mecánico del calor - La densidad, densidad relativa y volumen específico - La fracción molar y fracción másica - La concentración - sus expresiones - La viscosidad - Los prefijos SI - Los principios de la similitud - Similitud geométrica - Similitud mecánica - Similitud térmica - Similitud química - El llamado análisis dimensional - El Teorema de Buckingham - Las ventajas y limitaciones del análisis dimensional **MÓDULO 2** - Las Propiedades Físicas de los Fluidos Puros - Introducción - La superficie PvT sólida-líquida-gaseosa - Los fenómenos de fusión - vaporización y sublimación - Los estados saturados - El punto crítico - el estado triple - El diagrama PT - El punto normal de ebullición - el líquido subenfriado -el vapor sobrecalentado - El diagrama Pv - La región húmeda o campana - La calidad de un vapor húmedo - La fase gaseosa: su comportamiento ideal - la constante universal de los gases - La superficie PvT de un gas ideal - isotermas - isobaras - isocoras - El comportamiento real de los gases - La ecuación de estado del virial - La ecuación de estado de Van der Waals - sus coeficientes - La ecuación de estado de Berthelot-Dieterici - La ecuación de estado de Redlich-Kwong - La ecuación de estado de Beattie-Bridgeman - La ecuación de estado de Benedict-Webb-Rubin - El factor de compresibilidad y los estados correspondientes - Las tablas generalizadas - estados saturados - densidades reducidas - factor de compresibilidad - La determinación de parámetros críticos de sustancias orgánicas - Riedel - Lydersen - La determinación de parámetros críticos de sustancias inorgánicas - Guldberg - La presión de vapor - Su interpretación microscópica - El efecto de la temperatura sobre la presión de vapor - Clapeyron - consideraciones ideales Clausius-Clapeyron - Las gráficas de presión de vapor - Las gráficas de sustancias de referencia - Dühring y Cox **MÓDULO 3** - El Comportamiento de las mezclas - Introducción - sistemas multicomponentes - La regla de las fases de Gibbs - Las mezclas gaseosas - su composición: fracciones molares y másicas - Las relaciones PvT para mezclas gaseosas - Las leyes de Dalton y Amagat - Las relaciones PvT para mezclas gaseosas ideales - Las relaciones Pvt para mezclas gaseosas reales - La ecuación de estado de Van der Waals aplicada a las mezclas gaseosas - Las constantes promedio de Van der Waals - El factor de compresibilidad medio - Las propiedades pseudocríticas - el método de Kay - El equilibrio gas - líquido de sistemas multicomponentes - Las leyes de Raoult y Henry - Las soluciones ideales - Los sistemas binarios en el equilibrio gas - líquido - Los diagramas P - composición y T - composición de sistemas binarios - Los puntos de rocío y de burbuja - La regla de la palanca aplicada a gráficos binarios - Los azeótropos - El comportamiento real de las soluciones - las constantes de equilibrio de vaporización - La presión de convergencia **MÓDULO 4** - La Conservación de la Materia - Procesos sin reacción química - Introducción - Los procesos batch - semibatch y continuos - El principio de conservación de la materia - El balance global de materia - El balance parcial de materia - El estado estacionario - El flujo o gasto másico - El estado no estacionario - Las aplicaciones del balance de materia - La estrategia para la resolución de problemas de balance de materia - La recirculación - El by-pass - La purga - Las operaciones consecutivas - Los procesos en co-corriente - Los procesos en contracorriente - Los procesos en cascada - Su aplicación al tanque perfectamente agitado - Su aplicación al equipo de destilación diferencial - su aplicación a la torre de destilación **MÓDULO 5** - La Conservación de la Materia - Procesos con reacción química - Introducción a la estequeometría matricial - la definición de reacción química - Los balances atómicos linealmente independientes - La matriz de fórmulas - La composición del sistema - El sistema de reacciones - Los símbolos de las reacciones - El número de reacciones linealmente independientes - La determinación de los coeficientes estequeométricos - La matriz estequeométrica en su forma canónica - El grado de avance - La conversión - La fracción molar - La fracción másica - La concentración molar - La concentración másica **MÓDULO 6** - La Conservación de la energía -Procesos sin reacción química - Introducción - El concepto de trabajo - El trabajo de expansión y compresión - El trabajo de expansión y compresión para un sistema cíclico - El trabajo de expansión y compresión en fase sólida y líquida - El trabajo elástico o de resorte - El trabajo sobre una carga eléctrica - El trabajo de cambio de área superficial - El trabajo de torsión - El trabajo de polarización - El trabajo de magnetización - El calor - Las consideraciones generales sobre el calor y el trabajo - Las propiedades termodinámicas - Las funciones de estado - La energía cinética y la energía potencial, en todas sus formas - La energía interna - La entalpía - Las contribuciones de energía de corrientes de entrada y salida en sistemas abiertos - El trabajo de flujo - El balance de energía global para sistemas abiertos en estado no estacionario - El balance de energía global para sistemas cerrados - El primer principio de la termodinámica - Las aplicaciones a la ingeniería de los procesos abiertos en estado estacionario: toberas - difusores - turbinas - bombas - compresores - ventiladores - equipos de estrangulamiento - intercambiadores de calor. - Las aplicaciones a la ingeniería de los procesos abiertos en estado no estacionario: procesos de carga y descarga - Las propiedades termodinámicas de las mezclas gaseosas **MÓDULO 7** - La Termofísica - La capacidad calorífica y el calor específico - La estimación de la capacidad calorífica - La capacidad calorífica de gases: ecuaciones polinómicas - La capacidad calorífica de gases: método de contribuciones de grupos funcionales de Andersen, Beyer y Watson para gases orgánicos - La capacidad calorífica de gases: método de Fallow y Watson para fracciones de petróleo - La capacidad calorífica de gases: ecuación de Bahlke y Kay para vapores de petróleo - El petróleo su factor de caracterización UOP - La capacidad calorífica media de los gases - El efecto de la presión sobre la capacidad calorífica de los gases - La discrepancia de capacidades caloríficas - La capacidad calorífica de líquidos: regla de Kopp - La capacidad calorífica de líquidos: método de Fallow y Watson para hidrocarburos y fracciones de petróleo. - La capacidad calorífica de líquidos: representación de Holcomb y Brown para hidrocarburos parafínicos - La capacidad calorífica de líquidos: ecuación de Pachaiyappan para líquidos orgánicos - La capacidad calorífica de líquidos: ecuaciones empíricas para compuestos orgánicos e inorgánicos - La capacidad calorífica de líquidos: soluciones acuosas - La capacidad calorífica de líquidos: tablas generalizadas - La capacidad calorífica de sólidos: ley de Dulong y Petit - La capacidad calorífica de sólidos: regla de Kopp - La capacidad calorífica de sólidos: datos experimentales - Los calores latentes - El calor latente de transición - El calor latente de fusión - El calor de vaporización: la ecuación de Clapeyron - El calor de vaporización: la regla de Trouton - El calor de vaporización: la gráfica de Giacalone - El calor de vaporización: el nomograma de Watson - El calor de vaporización: la ecuación de Kistyakowsky - El calor de vaporización a partir de gráficas de sustancias de referencia: Dühring y Cox-Othmer - El calor de vaporización: método de Gordon - El calor de vaporización normal de fracciones de petróleo **MÓDULO 8** - La Termoquímica - El calor de reacción - El calor normal de reacción - Las convenciones - El calor de formación de un compuesto - La determinación de calor de formación de compuestos orgánicos: Andersen-Beyer-Watson - La ley de Lavoisier - Laplace - La ley de Hess - La determinación de calores de reacción a partir de calores de formación - El calor de reacción a presión constante: su variación con la temperatura - La temperatura extrema de una reacción - El calor de reacción a volumen constante - La relación entre calores a presión y volumen constante - La variación del calor de reacción con la presión - Las reacciones de combustión - El calor de formación a partir de calores de combustión - El poder calorífico Superior e Inferior de un combustible - La temperatura máxima teórica de llama - El calor de combustión de fracciones de petróleo - Los calores de neutralización e hidratación - El calor de disolución - Los diagramas entalpía - concentración: diagramas de Merkel **MÓDULO 9** - La Entropía y el Segundo y Tercer Principios - La introducción - La calidad de la energía - El equilibrio termodinámico - El segundo principio de la termodinámica - La máquina térmica: los enunciados de Kelvin y Clausius - Los procesos reversibles e irreversibles - La definición de entropía - La desigualdad de Clausius - El cambio de entropía de un baño a temperatura constante - El cambio de entropía en transiciones de fase - El cambio de entropía en procesos con aumento y disminución de la temperatura - El cambio de entropía de un gas ideal - El cambio de entropía en el mezclado de fluidos - El cambio de entropía en el mezclado de gases ideales - El cambio de entropía en procesos con reacción química - El análisis de la segunda ley para un volumen de control (sistemas abiertos). El balance entrópico - Los procesos politrópicos: las isoentrópicas - Las discrepancias de entropía - La tercera ley de la termodinámica **MÓDULO 10** - La Irreversibilidad y la Disponibilidad - La energía disponible y la inasequible - La calidad de la energía - El trabajo óptimo y la irreversibilidad - La irreversibilidad en sistemas abiertos y cerrados - La disponibilidad en sistemas abiertos y cerrados - La efectividad o rendimiento de los proceso - Las eficiencias adiabáticas de equipos de flujo estacionario: toberas - compresores - turbinas -bombas **MÓDULO 11** - Las Relaciones y los Diagramas Termodinámicos - Las propiedades compuestas de la termodinámica: la energía libre - la función trabajo - Las relaciones de Maxwell - La expansión de Joule-Thomson - El coeficiente de Euken - Las ecuaciones diferenciales para el diferencial de entropía - Las ecuaciones modificadas para el diferencial de energía interna y de entalpía - Las deducciones sistemáticas de las relaciones termodinámicas. Tipo 1 a 6 - Las tablas de Bridgman - El diagrama temperatura - entropía: su construcción y utilización - El diagrama entalpía - entropía: su construcción y utilización - El diagrama entalpía - temperatura: su construcción y utilización ++++ ===== Cursos ===== FIXME ===== Material ===== ++++Parciales| * [[.01:parcial_X_20060530_1|Primer parcial, primer cuatrimestre 2006]] ++++