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FO.ES.D.01 V 1.3 |
MATERIA: |
TERMODINÁMICA
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Código : |
QU1003
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Duración : |
Del 01-08-2022 Al 13-09-2022
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Horario : |
A ( 07:45 a 09:45 )
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Aula : |
AULA - A 17
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Nombre del docente : |
DANIEL FELIPE SEMPERTEGUI TAPIA
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Lugar y horario de atención a estudiantes : |
Oficina Docente 10:00 - 17:00
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Formato de silabo : |
MoAm2020 |
CONTENIDO
Profesor: Daniel Felipe Sempértegui Tapia, Ph.D., Profesor Pleno
Dirección de la oficina: Oficinas de docentes, frente al bloque de aulas
Dirección de internet: dsempertegui@upb.edu
Educación: Licenciatura en Ingeniería Petrolera y Gas Natural, Universidad Privada Boliviana – UPB, Cochabamba – Bolivia. Maestría y Doctorado en Ingeniería Mecánica, Área Térmica y Fluidos, Universidad de Sao Paulo, Sao Carlos, SP – Brasil.
Trayectoria: Trabajo como investigador en Brunel University of London – UK en un proyecto relacionado a ebullición y condensación de mezclas agua-etanol en microcanales. Participo de varios congresos importantes del área, incluyendo el European Two-Phase Flow Meeting, International Conference of Multiphase Flow, entre otros. Tiene publicaciones en periódicos indexados de gran importancia en el área térmica y fluidos, con énfasis en transferencia de calor por convección y perdida de presión durante el flujo bifásico provocado por ebullición en tuberías. Además, es revisor de varios de esos periódicos. Actualmente es docente de las materias Termodinámica, Transmisión de Calor y Energía y Maquinaria Térmica en la Universidad Privada Boliviana, además que trabaja en proyectos de investigación relacionadas a energía solar térmica en el laboratorio de energías renovables de la UPB.
El principal medio de atención a los estudiantes será por medio del chat en la aplicación WhatsApp, de 10:00 a 13:00 y de 14:00 a 17:00. Reviso mi mensajería regularmente, por lo tanto, será una vía rápida de resolver dudas, especialmente si estas son dudas puntuales sobre algún ejercicio o concepto de la materia. Para dudas mucho más complejas sobre la resolución de ejercicios, el medio de atención será en mi Oficina en la Universidad o mediante el agendamiento de una cita mediante email para una reunión virtual en Zoom.
La termodinámica estudia los principios básicos que rigen el comportamiento de la materia respecto a la energía. Además, estudia las transformaciones energéticas y las relaciones entre las propiedades físicas de los sistemas afectados por dichas transformaciones. En la actualidad, el uso de energía es primordial en diversos procesos industriales, por lo que la termodinámica desempeña un papel muy importante en el campo de la ingeniería. Por tanto, los conocimientos adquiridos en esta materia permitirán entender, corregir u optimizar el funcionamiento de dispositivos ingenieriles como bombas, compresores, turbinas y refrigeradores, así como también procesos de generación de trabajo mecánica o eléctrico a través del calor como los ciclos de Otto, Diesel, Brayton o Rankine.
Son normas del curso todas las que se encuentran en los Reglamentos y disposiciones particulares o especiales emitidas por las autoridades de la Universidad. Su ignorancia no exime de responsabilidad ni a estudiantes ni docentes.
La ASISTENCIA es obligatoria en todas las clases, así como la participación en todas las actividades programadas en la plataforma de la UPB Virtual cuando se programen éstas. Los casos de ausencia a clase o inasistencia a exámenes se rigen por lo dispuesto en el Reglamento Estudiantil: sólo se permite el equivalente de una Falta de Asistencia por crédito académico.
La postergación de exámenes requiere autorización previa tramitada ante la Decanatura de Admisiones y Asuntos Estudiantiles y el previo pago extraordinario de tasas, sin embargo, si la ausencia el día del examen excediese el límite de faltas, el estudiante pierde el derecho a rendir las pruebas de evaluación.
Se considera una FALTA DE ASISTENCIA tanto a la inasistencia como al hecho de que un estudiante ingrese tarde a la clase o la abandone antes de que concluya.
Con el fin de desarrollar el hábito de la PUNTUALIDAD, la materia se inicia a la hora programada. No existe tiempo de tolerancia para ingresar con atraso al aula física o remota. Asimismo, las horas de cierre de actividades en la plataforma de la UPB Virtual son inamovibles.
La DISCIPLINA y la ACTITUD POSITIVA son condiciones para un aprendizaje efectivo. En ese sentido, se espera que los estudiantes mantengan un ambiente disciplinado en el aula y brinden un trato respetuoso al docente con una actitud positiva antes y durante las actividades de aprendizaje.
El estudiante que emplee teléfonos celulares y recursos tecnológicos de manera destructiva o lúdica, recibirá la sanción de expulsión del aula real o remota y la anotación de una Falta de Asistencia.
La Universidad promueve la HONESTIDAD ACADEMICA, y es por ello que todo trabajo presentado por el estudiante, que contenga ideas, imágenes o textos que no son propios de él, debe estar correctamente citado siguiendo la norma APA estandarizada, de manera general, excepto en los trabajos de las ingenierías en las que se empleara la norma ISO. Por las características especiales de alguna tarea, es posible que se instruya el uso de alguna otra norma de citación.
El fraude académico y el plagio en exámenes, trabajos, prácticas u otra actividad curricular es sancionado con la reprobación de la materia, además de la pérdida del derecho a ingresar al cuadro de honor y a la graduación con mención. La reincidencia causa el inicio de un proceso disciplinario universitario que puede concluir con la suspensión o expulsión de la Universidad.
Se considera fraude académico a la presentación de documentos o trabajos de cualquier tipo que no son –total o parcialmente- obra de quien los presenta como si fuesen de su autoría, o que en su elaboración participa o intenta participar una persona no autorizada. También se considera fraude académico a la acción de acceder o intentar acceder a información o recursos no autorizados durante una prueba de evaluación.
La LIBERTAD DE PENSAMIENTO, el RESPETO a la dignidad humana, las formas correctas de relacionamiento interpersonal y la NO DISCRIMINACIÓN son valores promovidos y aplicados en todas las actividades.
Para rendir las pruebas sumativas del primer examen parcial, el estudiante debe estar inscrito en la materia.
En esta materia, desarrollaremos las siguientes competencias:
Comunicación en idioma español: Expresar e interpretar conceptos, pensamientos, sentimientos, hechos y opiniones de forma oral y escrita, para interactuar lingüísticamente en idioma español, de una manera adecuada y creativa en todos los posibles contextos sociales y culturales, como la educación y la formación, la vida privada o profesional y el ocio. (Análisis)
Aprendizaje permanente y autónomo: Adquirir, procesar y asimilar nuevos conocimientos y capacidades, organizando autónomamente su propio aprendizaje y gestionando eficazmente los recursos; siendo consciente de sus formas de aprender tanto en procesos didácticos formales como experienciales, y desarrollando estrategias para su mejora continua. (Aplicación)
Competitividad y motivación para la excelencia: Desarrollar ventajas competitivas personales y organizacionales, buscando obtener una posición destacada respecto a sus competidores, planeando y ejecutando con criterios de excelencia sus actividades de formación y profesionales. (Aplicación)
Pensamiento crítico y razonamiento científico: Cuestionar, analizar, interpretar, sintetizar, valorar y emitir juicios razonados sobre situaciones complejas con una actitud abierta, reflexiva y constructiva, procurando alcanzar la comprensión profunda de los hechos y desarrollar conocimientos, conductas o actitudes que se adoptan a estas situaciones o las transforman. Asimismo, acceder al conocimiento científico aplicando sus métodos, para aproximarse objetivamente a la realidad y obtener o rechazar resultados científicos. (Evaluación)
Liderazgo y trabajo en equipo: Liderar y participar en equipos de trabajo, creando un ambiente profesional desafiante y orientado al logro de objetivos, que facilita el desarrollo profesional y el bienestar de los miembros, la afirmación de los valores organizacionales y las conductas responsables medioambientalmente. (Aplicación)
Al finalizar la materia, el estudiante debe ser capaz de:
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UNIDAD 1 CONCEPTOS BASICOS DE TERMODINAMICA Objetivo: Que los estudiantes comprendan los conceptos fundamentales de termodinámica. |
SESION 1 Introducción al curso de Termodinámica Objetivo: Que los estudiantes descubran el contenido, metodología y aporte de la materia para su vida profesional. Contenido: Presentación de la materia. Justificación de la materia. Concepto de Termodinámica y Energía. Dimensiones y unidades. Sistemas y volúmenes de control. Propiedades de un sistema. Material de estudio: 1) Silabo. Antes de la clase: 1) Leer el Silabo. Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Explicar en tus propias palabras los objetivos de la materia y los usos probables que tendrá en su carrera profesional. 2) Explicar que es la termodinámica. |
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SESION 2 Propiedades, conceptos fundamentales y temperatura Objetivo: Que los estudiantes comprendan conceptos fundamentales de termodinámica y relacionen las diferentes escalas de temperatura (Centígrados, Kelvin, Fahrenheit, Rankine). Contenido: Propiedades intensivas y extensivas. Densidad y densidad relativa. Estado y Equilibrio. Procesos y Ciclos. Temperatura y ley cero de la termodinámica. Escalas de temperaturas. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro. Después de la clase: Resolución de un ejercicio de escalas de temperatura. Resultados de aprendizaje: 1) Diferenciar entre propiedades intensivas y extensivas. 2) Relacionar las diferentes escalas de temperatura. |
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SESION 3 Presión y dispositivos de medición de presión Objetivo: Diferenciar entre presión atmosférica, manométrica y absoluta. Contenido: Presión. Barómetros. Ley de Pascal. Manómetros. Tubos en U para medición de presión. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Aplicación de la Ley de Pascal a ejercicios con tanques. Resultados de aprendizaje: 1) Explicar en tus propias palabras la Ley de Pascal. 2) Resolver ejercicios con manómetros en U. |
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UNIDAD 2 ENERGIA, TRANSFERENCIAS DE ENERGIA Objetivo: Que los estudiantes entiendan los conceptos de energía, calor, trabajo y definan la primera ley de la termodinámica. |
SESION 4 Formas de energía Objetivo: Diferenciar entre transferencias de energía por calor y trabajo. Contenido: Introducción. Formas de energía. Transferencia de energía por calor. Transferencia de energía por trabajo. Formas mecánicas del trabajo. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Explicar en tus propias palabras la diferencia entre calor y trabajo. |
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SESION 5 La primera ley de la termodinámica y eficiencia en la conversión de energía. Objetivo: Entender el concepto de la primera ley de la termodinámica. Contenido: Primera ley de la termodinámica. Eficiencia de conversión de energía. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Aplicación de la primera ley de la termodinámica en ejercicios sencillos. Resultados de aprendizaje: 1) Explicar en tus propias palabras la Primera Ley de la Termodinámica. 2) Entender el concepto de eficiencia de conversión de energía. |
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UNIDAD 3 PROPIEDADES DE SUSTANCIAS PURAS Objetivo: Determinar propiedades termodinámicas de sustancias puras usando tablas de propiedades |
SESION 6 Procesos de cambio de fase en sustancias puras Objetivo: Entender el concepto de la primera ley de la termodinámica. Contenido: Sustancia pura. Fases de una sustancia pura. Procesos de cambio de fase. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Explicar el procesos de cambio de fase de una sustancia pura. |
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SESION 7 Tablas de propiedades de sustancias puras Objetivo: Determinar propiedades mediante el uso de tablas de propiedades. Contenido: Diagramas de propiedades para procesos de cambio de fase. Tabla de propiedades. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Determinación de propiedades usando tablas. Resultados de aprendizaje: 1) Capacidad de identificación y cálculo de propiedades de las sustancias puros. |
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SESION 8 Ecuación de estado del gas ideal y factor de compresibilidad. Objetivo: Entender el uso de la ecuación de estado del gas ideal y la diferencia para gases reales. Contenido: Ecuación del estado de gas ideal. Factor de compresibilidad. Otras ecuaciones de estado. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ejercicio comparando comportamiento de gases ideales, reales, uso de tablas. Resultados de aprendizaje: 1) Características de gas ideal. 2) Características de gases reales. |
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UNIDAD 4 ANALISIS DE ENERGIA DE SISTEMAS CERRADOS Objetivo: Aplicar la primera ley de la termodinámica a sistemas cerrados. |
SESION 9 Trabajo de frontera móvil Objetivo: Definir el concepto de frontera móvil. Contenido: Trabajo de frontera móvil. Calculo del trabajo de frontera móvil para diversos tipos de procesos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ejercicio de frontera móvil. Resultados de aprendizaje: 1) Entender cuando existe un trabajo de frontera móvil. 2) Calcular el trabajo de frontera móvil. |
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SESION 10 Balance de energía en sistemas cerrados. Objetivo: Realizar balance de energía en sistemas cerrados. Contenido: Primera ley de la termodinámica aplicado a sistemas cerrados. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguno. Resultados de aprendizaje: 1) Aplicar la primera ley a sistemas cerrados. |
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SESION 11 Calores específicos Objetivo: Definir el concepto de calores específicos. Contenido: Calores específicos. Diferencia y relación entre cp y cv. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Obtener virtualmente valores de cp y cv. |
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SESION 12 Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales, líquidos y sólidos. Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Cálculos de energía interna y entalpia a través de los calores específicos. |
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UNIDAD 5 ANALISIS DE MASA Y ENERGIA DE VOLUMENES DE CONTROL Objetivo: Analizar sistemas con volumen de control de sistemas estacionarios y no estacionarios. |
SESION 13 Conservación de la masa y trabajo de flujo Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Cálculos de energía interna y entalpia a través de los calores específicos. |
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SESION 14 Análisis de energía de sistemas de flujo estacionario Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Cálculos de energía interna y entalpia a través de los calores específicos. |
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SESION 15 Dispositivos ingenieriles de flujo estacionario. Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Cálculos de energía interna y entalpia a través de los calores específicos. |
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SESION 16 Análisis de procesos de flujo transitorio. Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Cálculos de energía interna y entalpia a través de los calores específicos. |
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UNIDAD 6 LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA Objetivo: Definir la segunda ley de la termodinámica. |
SESION 17 Maquinas térmicas, refrigeradores y bombas de calor Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Cálculos de energía interna y entalpia a través de los calores específicos. |
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SESION 18 Procesos reversibles e irreversibles Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Cálculos de energía interna y entalpia a través de los calores específicos. |
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SESION 19 Ciclo de Carnot, Maquina térmica de Carnot. Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Cálculos de energía interna y entalpia a través de los calores específicos. |
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UNIDAD 7 ENTROPIA Objetivo: Definir entropía y examinar los procesos isentropicos. |
SESION 20 Entropía y el principio de incremento de entropía Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Cálculos de energía interna y entalpia a través de los calores específicos. |
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SESION 21 Cambio de entropía de sustancias puras Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Cálculos de energía interna y entalpia a través de los calores específicos. |
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SESION 22 Cambio de entropía de líquidos, sólidos y gases ideales Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Cálculos de energía interna y entalpia a través de los calores específicos. |
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SESION 23 Eficiencia isentrópica y balance de entropía Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Cálculos de energía interna y entalpia a través de los calores específicos. |
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UNIDAD 8 REACCIONES QUIMICAS Objetivo: Aplicar la primera ley de la termodinámica a procesos que incluyan reacciones químicas. |
SESION 24 Procesos de combustión teórico y real Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Cálculos de energía interna y entalpia a través de los calores específicos. |
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SESION 25 Entalpia de formación y entalpia de combustión Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Cálculos de energía interna y entalpia a través de los calores específicos. |
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SESION 26 Análisis de sistemas reactivos con base en la primera ley Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Ninguna. Resultados de aprendizaje: 1) Cálculos de energía interna y entalpia a través de los calores específicos. |
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UNIDAD 9 CICLOS DE POTENCIA DE GAS Objetivo: Explicar y entender bien el uso y funcionamiento de ciclos de potencia de gas como los de Otto, el ciclo Diesel y Ciclo Brayton. |
SESION 27 Ciclo de Otto Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Resolución ejercicio ciclo de Otto. Resultados de aprendizaje: 1) Funcionamiento del ciclo de Otto. 2) Calculo de trabajo mecánico generado a través del ciclo de Otto. |
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SESION 28 Ciclo de Diesel Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Resolución ejercicio ciclo de Diesel. Resultados de aprendizaje: 1) Funcionamiento del ciclo de Diesel. 2) Calculo de trabajo mecánico generado a través del ciclo de Diesel. |
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SESION 29 Ciclo de Brayton Objetivo: Relacionar energía interna y entalpia a los calores específicos. Contenido: Energía interna, entalpia y calores específicos de gases ideales. Energía interna, entalpia y calores específicos de gases líquidos y sólidos. Material de estudio: Libro. Antes de la clase: Leer el libro Después de la clase: Resolución ejercicio ciclo de Brayton. Resultados de aprendizaje: 1) Funcionamiento del ciclo de Brayton. 2) Calculo de trabajo mecánico generado a través del ciclo de Brayton. |
Las sesiones de la materia estarán basadas en clases magistrales del docente, están clases serán participativas y durarán aproximadamente 1 hora de cada sesión. El resto del tiempo será utilizado en la resolución de ejercicios con la guía del docente, solución en grupos, así como también solución de ejercicios utilizando el software EES.
La evaluación considerara los siguientes ítems con su respectivo porcentaje asignado para el primer parcial:
La evaluación considerara los siguientes ítems con su respectivo porcentaje asignado para el segundo parcial y el examen final:
| Existe en Biblioteca UPB | Entrega Físico | Entrega en Plataforma Virtual | |
| TERMODINAMICA, CENGEL YUNUS, 2019 | ![]() | ![]() | |
| Existe en Biblioteca UPB | Entrega Fisico | Entrega en Plataforma Virtual | |
| FUNDAMENTALS OF ENGINEERING THERMODYNAMICS, MORAN MICHAEL, 2018 | ![]() | ![]() | |