Maestría en Energía y Desarrollo Sustentable

CONTENIDO TEMATICO

Unidad Tema: Introducción a la Termodinámica.

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Subtemas:

1.1. ¿Qué es la Termodinámica?

1.1.1. El concepto de Sistema.

1.1.2. El concepto de Estado.

1.1.3. El concepto del Equilibrio.

1.1.4. El concepto de Proceso.

1.1.5. Procesos de Cuasi-Equilibrio.

1.1.6. Ecuaciones de Estado.

1.2. Cambio de estado de un sistema debido a Calor y Trabajo

1.3. La energía y sus unidades de medida. Sistema Inglés y SI.

1.4. Fuentes, formas y tipos de energía. Transformaciones

energéticas.

1.5. Energía y cambio global. Sistemas termodinámicos. Tipos de

sistemas y fronteras.

1.6. Variables termodinámicas. Estado y equilibrio.

1.7. Escalas de temperatura y ley cero de la Termodinámica.

1.8. Procesos y ciclos termodinámicos.

1.9. Fases y procesos de cambio de fase en sustancias puras.

1.10. Gas ideal. Ecuaciones de estado del gas ideal.

1.11. Mezcla de gases ideales.

1.12. Gas real. Ecuaciones de estado del gas real.

1.13. Mezcla de gases reales.

1.14.Aire atmosférico. Humedad específica y relativa.

1.15.Punto de rocío. Temperatura de bulbo seco y bulbo húmedo.

1.16.Problemas de aplicación práctica.

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Tema: Primera Ley de la Termodinámica.

Subtemas:

2.1. Calor y trabajo. Equivalente mecánico del calor.

2.2. Conservación de masa y energía.

2.3. Trabajo en sistemas cerrados. Trabajo mecánico. Trabajo

eléctrico. Trabajo químico.

2.4. Primera ley de la Termodinámica para sistemas cerrados.

2.5. Experiencia de Joule-Kelvin.

2.6. Trabajo en sistemas abiertos.

2.7. Primera ley de la Termodinámica para sistemas abiertos.

2.8. Entalpía. Calores específicos y calores latentes.

2.9. Energía interna de un gas ideal.

2.10. Aplicaciones de la primera ley a procesos isocóricos, isobáricos,

isotérmicos, adiabáticos y politrópicos de gases ideales.

2.11. Análisis termodinámicos usando la primera ley.

2.11.1 Análisis de un intercambiador de calor

2.11.2. Análisis de una tobera

2.11.3. Análisis de una turbina

2.11.4. Análisis de un compresor

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Tema: Segunda ley de la Termodinámica.

Subtemas:

3.1. Ciclos de máquinas térmicas. Ciclo de Carnot.

3.2. Enunciados de la segunda ley

3.3. Equivalencia de los distintos enunciados

3.4. Procesos reversibles e irreversibles

3.4.1 Reversibilidad e irreversibilidad en procesos naturales.

3.5. Entropía

3.5.1. Entropía en procesos reversibles

3.5.2. Entropía en procesos irreversibles

3.5.3. Entropía e irreversibilidad. Entropía de sistemas aislados

3.4. Pérdida de capacidad de realizar trabajo

3.4.1. Intercambio de calor

3.4.2. Mezcla irreversible de fluidos

3.4.3. Ciclos frigoríficos

3.4.4. Destilación

3.4.5. Motores térmicos

3.5. Ecuación unificada de la primera y la segunda ley

3.6. Diagramas entrópicos

3.7. Generación de entropía. Balance de entropía en sistemas

abiertos y cerrados.

3.8. Exergía

3.8.1. Exergía en sistemas abiertos

3.8.2. Significado físico de la exergía

3.8.3. Exergía en sistemas abiertos irreversibles

3.8.4. Exergía en sistemas cerrados

3.9. Rendimiento exergético, rendimiento térmico y rendimiento

isentrópico

3.10. Balance exergético

3.11. Ejemplos de balances exergéticos.

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Tema: Aplicaciones de las leyes de la Termodinámica a sistemas

energéticos renovables.

Subtemas:

4.1. Balance de energía y exergía de una caldera de biomasa.

4.2. Balance de energía y de exergía de un aerogenerador.

4.3. Balance de energía y de exergía de un secador solar.

4.4. Balance de energía y de exergía de un calentador solar de agua.

4.5. Balance de energía y exergía de un destilador solar.

4.6. Balance de energía y exergía de una celda de combustible tipo

PEM.