TE Termodinamica 150611
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Termodinámica Tabla de especificaciones ÁREA: Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Termodinámica HORAS POR ASIGNATURA: 72 CUATRIMESTRE: Tercero RESPONSABLES METODOLÓGICOS: Brenda Mariana Cruz Reyes, Yhanga Rachel Rosas Sandoval ELABORÓ: Ing. José Luis Giorgana Figueroa, Dr. Oscar Salvador Aguilar, Dr. Carlos García Torres FECHA DE ENTREGA: 20 de abril 2011 Descripción de la asignatura: La industria requiere el uso de energía para desarrollar los trabajos que le permiten transformar sus materias primas en productos o servicios, la ciencia que se encarga de su comprensión y aplicación en todas las ramas de la Ingeniería es la termodinámica, que estudia el intercambio de energía en sus diversas formas, su interacción con los equipos, las propiedades de la materia y el uso racional de la energía, se encarga de definir, así como de calcular los calores de una reacción, y cómo la energía infunde movimiento. Las leyes de la termodinámica se basan en la experimentación. Al término de la asignatura los alumnos podrán aplicar los conceptos de la termodinámica para describir y explicar equipos y procesos de producción de energía en la industria de productos y servicios. La asignatura forma parte del módulo de formación básica, ubicada en el tercer cuatrimestre de las Ingenierías de Tecnología Ambiental, Energías Renovables y Biotecnología. Las asignaturas de Álgebra lineal, Física y Química son prerrequisito y co-rrequisita la asignatura de cálculo diferencial, su contenido dará sustento a las asignaturas de los módulos de formación disciplinar y de especialización en las áreas de ingenierías. En la Unidad 1, el estudiante descubre la importancia de la termodinámica y su entorno, clasifica los sistemas termodinámicos y maneja sus sistemas de unidades, diferencia los gases ideales de los no ideales, clasifica los tipos de equilibrio y sus ecuaciones de estado, y las aplica en la explicación de fenómenos naturales. Para el logro de estas competencias el estudiante trabaja tanto individualmente como en grupo, a través de foros, en los cuales se discuten diversos conceptos de termodinámica, su importancia y sus aplicaciones. En la Unidad 2, se discute, se analiza y se construye una máquina térmica, y se explican las transformaciones de la energía a través de la Primera Ley de la Termodinámica. Para el logro de la competencia el estudiante participa en foros, realiza tareas y elabora una práctica donde aplica los conceptos y modelos. En la unidad 3, el estudiante discute la eficiencia de una máquina térmica, relaciona la entropía con la probabilidad y el orden, y explica el cambio de entropía en un sistema en una tarea colaborativa. Realiza una práctica en equipo para explicar el cambio de entropía en dos sólidos de Einstein.
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Termodinámica
Tabla de especificaciones
ÁREA: Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales
NOMBRE DE LA ASIGNATURA: Termodinámica
HORAS POR ASIGNATURA: 72
CUATRIMESTRE: Tercero
RESPONSABLES METODOLÓGICOS: Brenda Mariana Cruz Reyes, Yhanga Rachel Rosas Sandoval
ELABORÓ: Ing. José Luis Giorgana Figueroa, Dr. Oscar Salvador Aguilar, Dr. Carlos García Torres
FECHA DE ENTREGA: 20 de abril 2011
Descripción de la asignatura:
La industria requiere el uso de energía para desarrollar los trabajos que le permiten transformar sus materias primas en productos o servicios, la ciencia que se encarga de su comprensión y aplicación en todas las ramas de la Ingeniería es la termodinámica, que estudia el intercambio de energía en sus diversas formas, su interacción con los equipos, las propiedades de la materia y el uso racional de la energía, se encarga de definir, así como de calcular los calores de una reacción, y cómo la energía infunde movimiento. Las leyes de la termodinámica se basan en la experimentación. Al término de la asignatura los alumnos podrán aplicar los conceptos de la termodinámica para describir y explicar equipos y procesos de producción de energía en la industria de productos y servicios. La asignatura forma parte del módulo de formación básica, ubicada en el tercer cuatrimestre de las Ingenierías de Tecnología Ambiental, Energías Renovables y Biotecnología.
Las asignaturas de Álgebra lineal, Física y Química son prerrequisito y co-rrequisita la asignatura de cálculo diferencial, su contenido dará sustento a las asignaturas de los
módulos de formación disciplinar y de especialización en las áreas de ingenierías.
En la Unidad 1, el estudiante descubre la importancia de la termodinámica y su entorno, clasifica los sistemas termodinámicos y maneja sus sistemas de unidades, diferencia los gases ideales de los no ideales, clasifica los tipos de equilibrio y sus ecuaciones de estado, y las aplica en la explicación de fenómenos naturales. Para el logro de estas competencias el estudiante trabaja tanto individualmente como en grupo, a través de foros, en los cuales se discuten diversos conceptos de termodinámica, su importancia y sus aplicaciones. En la Unidad 2, se discute, se analiza y se construye una máquina térmica, y se explican las transformaciones de la energía a través de la Primera Ley de la Termodinámica. Para el logro de la competencia el estudiante participa en foros, realiza tareas y elabora una práctica donde aplica los conceptos y modelos. En la unidad 3, el estudiante discute la eficiencia de una máquina térmica, relaciona la entropía con la probabilidad y el orden, y explica el cambio de entropía en un sistema en una tarea colaborativa. Realiza una práctica en equipo para explicar el cambio de entropía en dos sólidos de Einstein.
Termodinámica
Tabla de especificaciones
Competencia (s) General(es):
Utilizar modelos para explicar fenómenos físicos mediante los principios y leyes de la termodinámica.
4. Utilización
Competencias transversales: Estas competencias son fijas, comunes a todas las carreras, su desarrollo se promueve con las actividades que realiza el estudiante, es necesario tomarlas en cuenta al momento de diseñar estas actividades.
Comunicación Gestión de información Pensamiento crítico Trabajo colaborativo Sociales Solución de problemas y toma
de decisiones
Capacidad de comunicación oral y escrita.
Capacidad de comunicación en segundo idioma.
Capacidad de investigación.
Capacidad de aprender y actualizarse permanentemente.
Habilidades para buscar, procesar y analizar información procedente de diversas fuentes.
Capacidad de actuar ante nuevas situaciones.
Capacidad crítica y autocrítica.
Capacidad de abstracción, análisis y síntesis.
Capacidad de trabajo en equipo.
Habilidades interpersonales.
Capacidad de motivar y conducir hacia metas comunes.
Capacidad para formular y gestionar proyectos.
Responsabilidad social y compromiso ciudadano.
Compromiso con la preservación del medio ambiente.
Compromiso con su medio social-cultural.
Valoración y respeto por la diversidad y la multiculturalidad.
Compromiso ético.
Compromiso con la calidad.
Capacidad creativa.
Capacidad para tomar decisiones.
Capacidad para identificar, plantear y resolver problemas.
Capacidad de organizar y planificar el tiempo.
Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica.
Termodinámica
Tabla de especificaciones
TEMARIO
Unidad Tema (s) Subtema (s) Tiempo estimado
Por Unidad
Por tema
Unidad 1. Conceptos y propiedades
termodinámicas
1.1. Elementos de la termodinámica
1.1.1. Evolución de la termodinámica.
22
30%
6 1.1.2. Sistemas termodinámicos
1.1.3. Ley cero de la termodinámica
1.2. Sustancias puras 1.2.1. Clasificación de las sustancias
6 1.2.2. Propiedades de las sustancias
1.3. Propiedades volumétricas de los fluidos y sus diagramas Pv, PT, PvT
1.3.1. Propiedades volumétricas de los fluidos
10 1.3.2. Diagramas de Pv, PT y PvT
1.3.3. Ley de los gases ideales
1.3.4. Ley de los gases no ideales
Unidad 2. Primera ley de la termodinámica
2.1. Calor 2.1.1. Capacidad calorífica y calor específico
24
30%
10 2.1.2. Transferencia de calor
2.2. Trabajo
2.2.1. Trabajo efectuado por una fuerza
14 2.2.2. El equivalente mecánico de calor
2.2.3. Primera ley de la termodinámica
2.2.4. Aplicaciones de la primera ley de la termodinámica
Termodinámica
Tabla de especificaciones
2.2.5. Calores específicos de un gas ideal
2.2.6. La equipartición de la energía
Unidad 3. Segunda ley de la termodinámica
3.1. Máquinas térmicas y la Segunda ley de la termodinámica
3.1.1. Procesos reversibles e irreversibles
26 40%
26
3.1.2. La máquina de Carnot 3.1.3. Entropía 3.1.4. Entropía y desorden
Total de horas 72
Termodinámica
Tabla de especificaciones
Esquema de evaluación general
Ponderación por unidad para programación en plataforma (Para uso exclusivo del área de evaluación)
Metodología: justificación y
alcance
Unidades / Ponderables
Herramientas de interacción en el aula (foro, base de datos)
10% (Promedio simple)
AF/Sección (taller y tareas)
30% (Promedio simple)
E-portafolio 50% Examen
final 10%
O.A. (sin
ponderación) Evidencia
40% Actividades de autorreflexión
10%
Aprendizaje Basado en
Problemas /
Resolución de ejercicios y problemas
Unidad 1
Actividad 1.
Dudas sobre termodinámica.
Foro (No pondera)
Escalando el Popo:
Planteamiento del problema
30%
Preguntas autorreflexivas
Examen final
(OA 1)
Actividad 2. Sistemas termodinámicos en el entorno Base de datos
Actividad 3. Caracterizando sistemas
Foro
Actividad 4. Sistemas termodinámicos Tareas
Actividad 5. Iniciando con la aplicación de
modelos
Base de datos
Unidad 2
Actividad 1. Dudas sobre termodinámica
Foro (No pondera)
Escalando el Popo: Elección
de modelos
30%
Preguntas autorreflexivas
(OA 2)
Actividad 2. ¿Qué nombre le pondrías? Foro
Actividad 3. Máquina trabajando
Tareas
Actividad 4. Cambios de energía y procesos termodinámicos en el Popo Base de datos
Actividad 5. Práctica. Máquina en construcción
Tareas
Actividad 6. Iniciando con la aplicación de
modelos
Base de datos
Unidad 3 Actividad 1. Dudas sobre termodinámica
Foro (No pondera)
Termodinámica
Tabla de especificaciones
Actividad 2. ¡Otra vez la máquina!
Foro
Escalando el Popo: Solución y reporte final
40%
Preguntas autorreflexivas
(OA 3)
Actividad 3. La entropía y el orden
Tareas
Actividad 4. Práctica: Sólido de Einstein Tareas
Actividad 5. Iniciando con la aplicación de modelos Base de datos
Total: 100%
Termodinámica
Tabla de especificaciones
Unidad 1: Conceptos y propiedades termodinámicas
Competencia
específica/
Nivel taxonómico
Componentes de la
competencia Logros de la competencia
Metodología: Aprendizaje Basado en Problemas / Resolución de ejercicios y problemas
Uso de herramientas
tecnológicas. (Foro,
base de datos)
Actividades
formativas
(Tareas y taller)
E-portafolio/
Ponderación de la
evidencia
Actividad
Integradora
Usar modelos para explicar y describir el uso de termómetros y eventos relacionados con la temperatura, mediante el uso de la variable termodinámica temperatura.
4. Utilización
Contenido declarativo:
1. Explicar la importancia de la termodinámica en las ingenierías
2. Identificar los tipos de sistemas termodinámicos
3. Clasificar los diferentes tipos de equilibrio
4. Explicar el concepto de gases ideales y no ideales y sus leyes
5. Manejar los sistemas de unidades SI y Sistema Inglés
6. Aplicar diferentes ecuaciones de estado para calcular P, V y T, en gases ideales y no ideales
Foro
Actividad 1.
Dudas sobre
termodinámica
(No pondera)
Base de datos
Actividad 2. Sistemas
termodinámicos en el
entorno
Foro
Actividad 3.
Caracterizando sistemas
Base de datos
Actividad 5. Iniciando con
la aplicación de modelos
-Serie de ejercicios
proporcionados por el
Facilitador
Tareas
Actividad 4. Sistemas
termodinámicos
Escalando el Popo: Planteamiento del problema
25%
(OA 1)
-Evolución de la termodinámica. -Sistemas termodinámicos - Ley cero de la termodinámica - Clasificación de las sustancias -Propiedades de las sustancias -Propiedades volumétricas de los fluidos -Diagramas de Pv, PT y PvT - Ley de los gases ideales
-Ley de los gases no ideales
Contenidos procedimentales
- Identificación de las propiedades termodinámicas y sus unidades
-Conversión de unidades, variables de vapor P,V y T.
- Relación de las ecuaciones de estado, con sus variables
- Resolución de problemas de gases ideales y no ideales
Contenidos actitudinales
- Trabajo en equipo
-Responsabilidad
-Investigación
-Resolución de problemas
Aspectos contextuales:
Termodinámica
Tabla de especificaciones
- Situaciones físicas y problemas de
su entorno diario.
Termodinámica
Tabla de especificaciones
Unidad 2: Primera ley de la termodinámica
Competencia
específica/
Nivel taxonómico
Componentes de la
competencia Logros de la competencia
Metodología: Aprendizaje Basado en Problemas / Resolución de ejercicios y problemas
Uso de herramientas
tecnológicas. (Foro,
base de datos)
Actividades
formativas
(Tareas y taller)
E-portafolio/
Ponderación de la
evidencia
Actividad
Integrador
a
Usar modelos para explicar la conservación de la energía en sistemas termodinámicos mediante la variable física energía interna.
4. Utilización
Contenido declarativo:
1. Explicar la transformación de una energía a otra, con el experimento de Joule. 2. Desarrollar las ecuaciones de la Primera Ley de la termodinámica. 3.- Clasificar y comparar los estados termodinámicos y las funciones de estado. 4. Aplicar modelos matemáticos en la resolución de problemas en sistemas cerrados isotérmicos, isobáricos e isométricos. 5. Aplicar modelos matemáticos en la resolución de problemas en sistemas termodinámicos abiertos de flujo estable y de flujo uniforme.
Foro
Actividad 1.
Dudas sobre
termodinámica
(No pondera)
Foro Actividad 2. ¿Qué nombre le pondrías? Base de datos Actividad 4. Cambios de energía y procesos termodinámicos en el Popo Base de datos Actividad 6. Iniciando con la aplicación de modelos S-Serie de ejercicios proporcionados por el Facilitador
Tareas
Actividad 3. Máquina
trabajando
Tareas
Actividad 5. Práctica:
Máquina en
construcción
Escalando el Popo: Elección de modelos
30%
(OA 2)
- Cantidad de calor y calor específico - Transferencia de calor - El equivalente mecánico del calor - Primera ley de la termodinámica - Los calores específicos de un gas ideal - La equipartición de la energía
Contenidos procedimentales
-Identificación de los cambios de energía que se producen en el proceso que se desarrolla en el experimento de Joule
- Identificación del cambio de la energía calorífica a energía interna
- Análisis del enunciado de la Primera ley de la termodinámica para sistemas cerrados y abiertos
- Representación de modelos matemáticos (ecuaciones)
- Aplicación de los modelos matemáticos emanados de la Primera ley de la termodinámica en la resolución de problemas de sistemas cerrados y abiertos.
Termodinámica
Tabla de especificaciones
Contenidos actitudinales
-Receptividad frente a la
información nueva
- Trabajo en equipo
-Propositiva
-Crítico
Aspectos contextuales: - Situaciones físicas y problemas de
su entorno diario.
Termodinámica
Tabla de especificaciones
Unidad 3: Segunda ley de la termodinámica
Competencia
específica/
Nivel taxonómico
Componentes de la
competencia Logros de la competencia
Metodología: Aprendizaje Basado en Problemas Resolución de ejercicios y
problemas
Uso de
herramientas
tecnológicas
(Foro, base de
datos)
Actividades
formativas
(Tareas y taller)
E-portafolio/
Ponderación de la
evidencia
Actividad
Integradora
Usar modelos para explicar procesos espontáneos en la naturaleza mediante la variable termodinámica entropía.
4. Utilización
Contenido declarativo:
1. Interpretar los principios de la Segunda Ley de la termodinámica. 2. Relacionar los conceptos de reversibilidad e irreversibilidad y los ciclos de Carnot y Carnot invertido. 3. Deducir las ecuaciones de entropía. 4. Calcular la eficiencia térmica y coeficiente de funcionamiento en maquinas térmicas y bombas térmicas. 5. Aplicar los modelos matemáticos de entropía en la resolución de problemas de calor y refrigeración.
Foro
Actividad 1. Dudas
sobre termodinámica
(No pondera)
Foro
Actividad 2.
¡Otra vez la máquina!
Base de datos
Actividad 5. Iniciando
con la aplicación de
modelos
-Serie de ejercicios
proporcionados por el
Facilitador
Tareas
Actividad 3. La
entropía y el orden
Actividad 4. Práctica: Sólido de Einstein
Escalando el Popo: Solución y reporte final
45%
(OA 3)
-Maquina térmica -Bomba térmica -Segunda Ley de la termodinámica -Reversibilidad e irreversibilidad -Ciclo Carnot y ciclo Carnot invertido -Conceptos de entropía -Entropía en gases ideales
Contenidos procedimentales
- Proceso de una máquina térmica y Bomba térmica
-Aplicación de los modelos matemáticos en la resolución de problemas
-Procesos del ciclo Carnot y Carnot Invertido
-Aplicación de los modelos matemáticos en la resolución de problemas del entorno
-Aplicación de los modelos matemáticos en cálculos de procesos termodinámicos
Contenidos actitudinales
Termodinámica
Tabla de especificaciones
-Receptividad frente a la
información nueva
- Trabajo en equipo
-Propositiva
-Crítico
Aspectos contextuales: - Situaciones físicas y problemas de
su entorno diario.
