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Timestamp: 2018-02-22 14:36:44+00:00

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Código: M0607
Última Actualización de la Asignatura: 03/08/2017
« Volver a asignaturas Carrera: 03026 - Ingeniería en Materiales cursada el año: 20182017201620152014201320122011201020092008200720062005200420032002 , en el 1er 2do Semestre
(U0901) Química General
28 hs	 Proyecto y Diseño
Dr/a.Sosa, Maria Isabel fqm@ing.unlp.edu.ar
Ing.Lemos Barboza, Adriana Lucila adriana.barboza@ing.unlp.edu.ar
Jefe de Trabajos Prácticos - Colaborador, Sin Dedicación
Ing.Ekkert, Tatiana tatianaekkert@hotmail.com
Sr/aBravo, Ivan Gabriel bravo@ing.unlp.edu.ar
Ayudante Alumno - Ad Honorem, Sin Dedicación
Sr/aAmendola, Ivana Florencia Ivana.amendola@ing.unlp.edu.ar
Son objetivos de la asignatura que el estudiante adquiera conocimientos básicos y fundamentales de:los Principios de la Termodinámica, la Termodinámica de Sólidos y que aplique estos conocimientos en el análisis de sistemas de monocomponentes equilibrios químicos: homogéneo gaseoso y heterogéneo, sistemas de multicomponentes, la predicción de la factibilidad de reacciones químicas,reacciones de interés en procesos metalúrgicos
1. Fundamentos de la Termodinámica - Generalidades2. Principios fundamentales y ecuaciones para un sistema cerradoPrimera Ley de la TermodinámicaSegunda Ley de la Termodinámica Tercera Ley de la TermodinámicaFactibilidad de un proceso termodinámicoAplicación a la estabilidad de sistemas de monocomponentes3. Principios fundamentales y ecuaciones para un sistema abiertoEquilibrio de un sistema heterogéneo.Estabilidad. Criterios de equilibrio.Termodinámica asociada a la nucleación y precipitación.Potencial químico, fugacidad y actividad.Termodinámica de soluciones4. Termodinámica de reacciones químicasFactibilidad: Factores cinético y termodinámicoPrincipio de Le Chatelier.Equilibrio químico homogéneo gaseoso y heterogéneo.Equilibrios de interés en Ingeniería en Materiales
ASIGNATURA: TERMODINÁMICA DE LOS MATERIALES
CÓDIGO M607
ESPECIALIDAD/ES: Ingeniería en Materiales
UNIDAD 1: GENERALIDADES DE LA TERMODINÁMICA
Objetivos de la Termodinámica. Alcances de un estudio termodinámico y fisicoquímico. Variables termodinámicas. Estado termodinámico. Variables y ecuaciones de estado. Sistemas y procesos: Clasificación de los sistemas: en abiertos y cerrados, en sistemas homogéneos y heterogéneos, en sistemas de mono- y multicomponentes. Proceso termodinámico. Clasificación de los procesos en: reversibles e irreversibles, adiabáticos, isotérmicos, isobáricos, isocóricos. Función de estado y sus propiedades. Ciclo reversible e irreversible. Ley Cero de la Termodinámica. Escalas térmicas. Termometría. Manométrica. Estados de agregación de la materia. Estado gaseoso: Gas ideal. Teoría Cinética del gas ideal y sus consecuencias. Mezcla de gases ideales: Ley de Dalton y Ley de Amagat. Desviaciones del comportamiento ideal. Gas real. Superficies P-V-T. Línea Triple y Punto Critico. Ley de los estados correspondientes. Ecuación de Van der Waals. Otras ecuaciones de estado. Diagramas de compresibilidad. Gases en procesos industriales. Estado condensado: Sólidos y líquidos. Ecuaciones de estado. Dilatación. Capacidad calorífica y funciones de estado.
UNIDAD 2: PRINCIPIOS FUNDAMENTALES PARA UN SISTEMA CERRADO
Primera Ley de la Termodinámica: Enunciados. Equivalencia entra calor y trabajo. Trabajo en reacciones químicas. Función entalpía. Termoquímica: Convención. Calor de formación. Calor de reacción. Ley de Hess y Ley de Kirchoff. Calorímetros. Reacciones incompletas. Segunda Ley de la Termodinámica: Enunciados. Ciclo de Carnot. Espontaneidad de procesos. Función Entropía. Irreversibilidad y degradación. Exergía y rendimiento. Escala termodinámica. Tercera Ley de la Termodinámica: Enunciado. Interpretación probabilística de la entropía. Estado standard de la entropía. Orden y desorden. Ley de Debye para bajas temperaturas. Cálculo de las funciones termodinámicas a altas temperaturas a partir de la capacidad calorífica. Factibilidad de procesos termodinámicos: Desigualdad de Clausius. Condición de equilibrio y de espontaneidad de procesos. Función energía libre de Gibbs y función energía libre de Helmholtz. Función trabajo. Ecuaciones de Maxwell. Aplicación a la estabilidad de fases en sistemas de mono componentes. Efecto de la presión y temperatura. Ecuación de Clausius-Clapeyron. Punto critico. Línea triple.
UNIDAD 3: PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE SISTEMAS ABIERTOS
Potencial químico. Propiedades extensivas e intensivas. Propiedades parciales molares. Equilibrio en un sistema heterogéneo. Condiciones de equilibrio. Diagramas de energía libre. Regla de la tangente común. Regla de las fases. Estabilidad. Criterios de equilibrio: estable e inestable. Termodinámica asociada a la nucleación y precipitación Potencial químico, fugacidad y actividad. Potencial químico de una componente: gas ideal y gas real. Función fugacidad. Actividad de sólidos y líquidos. Mezcla de gases. Soluciones sólidas y liquidas. Función actividad. Dependencia con la composición y temperatura bajo condiciones de volumen constante. Termodinámica de soluciones. Ley de Raoult y ley de Henry. Actividad como función de la composición y temperatura. Propiedades coligativas. Relación de Gibbs–Duhem. Determinación de las cantidades parciales molares. Regla de la tangente. Soluciones ideales y reales. Soluciones regulares. Funciones termodinámicas de soluciones. Funciones de mezcla y de exceso. Propiedades de soluciones raoultianas y de soluciones regulares. Soluciones diluidas. Actividad raoultiana y henriana. Aplicación al análisis de aceros.
UNIDAD 4: TERMODINÁMICA DE REACCIONES QUÍMICAS
Factibilidad de una reacción: Factores cinético y termodinámico. Ley de las masas. Equilibrio químico en reacciones involucrando gases e involucrando fases condensadas y fase gaseosa. Reacciones de una etapa. Constante de equilibrio. Efecto de la temperatura y presión sobre la constante de equilibrio. Isotermas de Van’t Hoff. Principio de Le Chatelier-Braun. Grado de avance de una reacción. Rendimiento de una reacción. Reacciones simultáneas. Aplicación a equilibrios de interés metalúrgico: Composición del gas en un alto horno. Reacción de Bouduard. Diagramas de disociación de sulfuros y óxidos metálicos. Diagramas de Ellingham-Richardson. Óxidos de carbono. Estabilidad relativa de sulfatos, sulfuros, sulfitos, carbonatos y óxidos.
- Noller C. R., Química Orgánica. 3ª Ed. México, Interamericana, 1968 (Biblioteca Central, FI – UNLP).
- Graham Solomons T. W. Química orgánica. México, Noriega, 1996 (Biblioteca Central, FI – UNLP).
- Morrison R. T., Boyd R. N. Química Orgánica. 5ª Ed. México, Addison Wesley, 1998 (Biblioteca Central, FI – UNLP).
- Hart H.; Hart D.; Craine L. Química Orgánica. México, Mc Graw-Hill Interamericana de México, 1995 (Biblioteca Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales – UNLP). (Biblioteca Central, FI – UNLP).
- Mc Murry, J. Química Orgánica, México, International Thomson, 2001. (Biblioteca Central, FI – UNLP)
Materiales Poliméricos y plásticos.
- Smith W. F. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales. Mc Graw-Hill, 1993 (Biblioteca de Mecánica, FI – UNLP)
- Shackelford, J. A. Ciencia de materilaes para ingenieros. 3ª Ed. México, Prentice Hall, 1995 (Biblioteca de Mecánica, FI – UNLP).
- Simond R., H. y Carleton E. Handbook of plastics. New York. D. Van Nostrand Company, 1943. (Biblioteca de Mecánica y Aeronáutica, FI – UNLP).
- Flinn R. y Trojan P. Materiales de Ingeniería y sus aplicaciones. México, Mc Graw-Hill, 1980 (Biblioteca Central, FI – UNLP).
- Flinn R. y Trojan P. Materiales de Ingeniería y sus aplicaciones. 3ª Ed., Mc Graw-Hill, 1989 (Biblioteca de Aeronáutica, FI – UNLP).
- Flinn R. y Trojan P. Materiales de Ingeniería y sus aplicaciones. 3ª Ed., Mc Graw-Hill, 1991 (Biblioteca de Mecánica, FI – UNLP).
- Rubin I. Materiales plásticos: propiedades y aplicaciones. México, Limusa, 1999 (Biblioteca Central, FI – UNLP).
- Yanosvky, Y. Polymer Rhelogy. Theory and Practice. London, Chapman Hall, 1993 (Biblioteca de Ing. Química, FI – UNLP).
- Morton Jones. Procesamiento de plásticos. Limusa Noriega, México, 1993 (Bilbioteca Central, FI – UNLP).
- Rubin I. Materiales plásticos: propiedades y aplicaciones. México, Limusa 1999 (Biblioteca Central, FI – UNLP).
- Modern Plastics International. Revista del Instituo de Ciencia , España. Biblioteca de Química, FCE – UNLP.
LABORATORIOS: 6 horas- Determinacion del calor de reacción. ( 2 horas, Informe escrito)- Determinacion del poder calorifico del gas natural ( 2 horas, Informe escrito)- Preparacion de soluciones liquidas y aleaciones ( 2 horas, Informe oral)El equipamiento a utilizar para la realización de estos laboratoris será:- Calorímetro.- Termocuplas con adquisidor de datos y PC.- Muflas eléctricas.SEMINARIOS UTILIZANDO COMPUTADORA: total 4 horas- Calculo de funciones termodinamicas usando planilla de calculo ( 2 horas)- Determinacion de errores experimenales y su propagacion en el calculo ( 2 horas)SEMINARIOS DE DISCUSION DE PROBLEMAS: total 20 horasCada seminario de 2 horas, con presentacion oral de informes1. Fundamentos de la Termodinamica- Termometria. Manometria. Unidades.2. Sistemas cerrados: Primer Principio.3. Sistemas cerrados: Segundo Principio y Tercer Principio4. Sistemas cerrados: Factibilidad de procesos5. Sistemas abiertos: Actividad, fugacidad y potencial quimico6. Sistemas abiertos: Estabilidad - Nucleacion y precipitacion.7. Termodinamica de soluciones: Soluciones raoultianas y henrianas. Actividad. Funcionestermodinamicas de mezcla8. Termodianmica de reacciones quimicas involucrando fase gaseosa y condensada pura9. Termodinámica de reacciones químicas involucrando fases condensadas en solución.10. Reacciones de interés en Ingeniería en Materiales
El curso se desarrolla en:Seminarios teórico-prácticosSeminarios de resolución de problemasSeminarios de InformáticaSeminarios de consultaLaboratoriosPreparación de un trabajo monográfico- SEMINARIOS TEORICO-PRACTICOS:El curso consiste en clases teórico-prácticas con una frecuencia de 5 (cinco) horas semanales.De acuerdo con las pautas didácticas establecidas por la cátedra, las clases consisten en presentar alestudiante los fundamentos teóricos fundamentales y necesarios para la resolución de los problemasnuméricos planteados en las guías de los seminarios de resolución de problemas, las cuales sonelaboradas por la cátedra en cada ciclo lectivo.De acuerdo con la metodología propuesta, en las clases se plantearan los temas, siendo actividad delalumno la lectura de los mismos en los apuntes de la cátedra o en los libros propuestos como biblio-grafía, de forma que las clases constituyan una instancia de debate de los mismos y una profundiza-ción de los conceptos tratados.-SEMINARIOS DE RESOLUCION DE PROBLEMAS:En las clases teórico-practicas se incluye la resolución numérica de problemas de aplicación tipo, deforma de brindar al estudiante una unidad conceptual teórico-práctica sobre el tema en cuestión, evi-tando de esta forma la tan criticada desconexión de la teoría y la práctica. No obstante en estosseminarios específicos de resolución numérica discuten los restantes problemas planteados.Se considera fundamental la resolución de problemas de aplicación, dado que ello pone en evidenciala comprensión del tema. En ellos se incluye el uso de computadora para determinados problemas enplanilla de calculo, dado la complejidad del mismo.-SEMINARIOS DE CONSULTA:En los horarios de Seminarios de Consulta, de carácter no obligatorio, los estudiantes tienen la posi-bilidad de evacuar eventuales dudas tanto de los conceptos teóricos adquiridos como de los proble-mas planteados.- SEMINARIOS DE INFORMATICAEl objetivo de estos seminarios es utilizar la Informática como herramienta para el calculo de las fun-ciones termodinámicas asociadas a los procesos estudiados. Se plantean como clases introductoriasdel uso de planilla de calculo, de forma que el estudiante sea capaz de trabajar posteriormente enforma individual en el Gabinete de Computación.- LABORATORIOS:El objetivo conceptual de los laboratorios es ejemplificar los temas tratados en el curso. Se realizaranuna serie de trabajos de laboratorio sobre determinados temas, algunos de ellos serán de carácterdemostrativo, para los cuales no será requisito la presentación de un informe.Se realizaran asimismo una serie de trabajos prácticos de laboratorio, sobre los cuales los alumnosdeberán presentar un informe, el cual podrá ser realizado en grupo. El numero de participantes delgrupo de trabajo se determinara de acuerdo al numero de alumnos inscriptos en la materia.El objetivo procedimental del laboratorio es que el estudiante adquiera habilidades procedimentalesen el diseño de experiencias, análisis e informe de las mismas.- PREPARACION DE UN TRABAJO MONOGRAFICO:Se solicita al estudiante la redacción de una monografía sobre algún tema aplicado de la materia, deforma que adquiera habilidades procedimentales en la búsqueda de información, recolección y de lamisma, preparación y elaboración de un informe según normas ISO.
De acuerdo al sistema de evaluación establecido por la Ordenanza Nº 28 y teniendo en cuenta lasmodificaciones propuestas por la cátedra al CAD del Departamento de Mecánica, la cátedra estipulaque el estudiante será evaluado en forma continua durante el desarrollo del curso a través de:Tres evaluaciones parciales, de carácter teórico-práctico sobre contenidos de las unidadesdesarrolladas en el cursoParticipación en los seminarios teórico-prácticos y seminarios de resolución de problemascon una asistencia mínima del 80%Participación en la realización del 100% los laboratorios, presentación y aprobación del in-formecorrespondientePresentación y aprobación de una monografía sobre un tema seleccionado por la cátedra.Exposición oral de la mismaPara las evaluaciones parciales se establecerán dos fechas (Primera fecha y un recuperatorio).Para la calificación final se tomara en cuenta el desempeño individual en todas las instancias anterio-res.Se considerara la instancia de evaluación como aprobada, si la calificación es de cuatro o máspuntos.Si el estudiante obtiene como promedio de todas las evaluaciones una nota de seis o más puntos ycumple con los requisitos anteriormente mencionados, aprobará el curso.Aquellos estudiantes cuyas evaluaciones hayan sido aprobadas pero cuyo promedio sea inferior aseis (6) puntos, rendirán una evaluación integradora durante el primer semestre del ciclo lectivo si-guiente.
Para el desarrollo de las unidades temáticas, la cátedra ha desarrollado apuntes sobre contenidos dela asignatura:Guías de Seminarios de Resolución de Problemas de Termodinámica Metalúrgica, una paracada año desde 1985 a 2001.Sosa, Maria I., "Explicación de los Diagramas de Ellingham-Richardson", Apunte editado porCEILP, La Plata- (1984)Sosa, Maria I, "Poder calorífico del gas natural"- Guía de laboratorio, La Plata (1998)"Calorimetría: Determinación de la entalpía de reacción", La Plata (1998)Sosa, M.I., "Determinación del error experimental y su propagación", La Plata, (1997)Sosa Maria I., "Calculo de funciones termodinámicas a altas temperaturas", La Plata (1996).Sosa M.I., "Diagramas de Ellingham", Trabajo final del Seminario de Análisis y Producción deMedios materiales de Enseñanza, La Plata (2001)Sosa, M.I., "Termodinámica Metalúrgica", apuntes para el curso de Especialización en Siderurgiapara personal de las Plantas SIDERCA y SIDERAR, 1999 y 2000.

References: resolución 
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