Física (plan 2002) 2021-1

Sexto Semestre, Termodinámica

Dr. Luis Felipe del castillo, IIM-UNAM, lfelipe@unam.mx
Melanie Bautista Cruz
Plan del curso, termodinámica 2021-1.
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OBJETIVOS
Enseñar las leyes básicas de la termodinámica de equilibrio, así como algunas de sus aplicaciones a los sistemas físicos más importantes en la formación de un físico, como son la radiación del cuerpo negro, las transiciones de fase y las reacciones químicas. Se ofrece también una presentación de la termodinámica axiomática de Gibbs.
El curso se divide en 4 grandes temas o partes, los cuales se expresan a continuación.

PARTE I
Período: 21 de septiembre-19 de octubre 2020.
Lunes 21. Introducción, Postulado I. Variables independientes (grados de libertad) y estados termodinámicos. Sistemas termodinámicos (constricciones y variables no constreñidas). Condición para procesos cuasiestáticos. Estados de equilibrio.
Miércoles 23 Septiembre 2020.
Equilibrio térmico. Ley cero.
Viernes 25 Septiembre 2020.
Ecuación de estado.
Lunes 28 Septiembre 2020.
Cambios diferenciables de la ecuación de estado. Ejemplos.
Miércoles 30 Septiembre 2020.
Ecuación del gas ideal. Ecuaciones de estado.
Viernes 2 de octubre 2020
Termometría
Lunes 5 de octubre 2020.
Ecuaciones de trabajo y de estado de sistemas dieléctricos y magnéticos
Miércoles 7 de octubre 2020.
Ecuación de van der Waals. Teorema de estados correspondientes.
Viernes 9 de octubre 2020
Primera ley. Energía interna como potencial termodinámico.
Capacidad calorífica. Calorimetría y aplicaciones.
Ecuaciones calóricas
Examen 1.
16 de octubre 2010.

PARTE II.
Período: 19 de octubre-20 de noviembre 2020.
Postulados II y III. Formulación de la representación de la entropía, y representación de la energía interna. Teorema de Carnot y teorema de Clausius. Enunciados de la segunda ley. Temperatura absoluta. Consecuencias y aplicaciones. Ecuaciones TdS. Ecuaciones calóricas. Ecuaciones de Euler y Gibbs-Duhem. Teorema de trabajo máximo. Ciclos termodinámicos y aplicaciones del motor de Carnot.
Aplicaciones
Examen 2.
20 de noviembre 2010

PARTE III
Período: 23 de noviembre-11 de diciembre 2020.
Transformadas de Legendre. Representaciones de la termodinámica: energía interna, entalpía, Hemholtz, y Gibbs. Las relaciones de Maxwell. Reducción de derivadas parciales. Descripción en cuadros termodinámicos.
Examen 3.
11 de diciembre 2020.

PARTE IV
Período: 4-29 de enero 2021.
Tercera ley. Radiación de cuerpo negro. Estabilidad termodinámica. Transiciones de fase. Aplicaciones.
Examen 4.
29 de enero 2021

Evaluación
Procedimiento para calificar.
La calificación del curso se establece mediante el promedio de los 4 exámenes parciales.
Cada examen se elaborará con tres cuestiones, sobre los temas tratados. El promedio de los exámenes contará el 50% de la calificación final, y el 50% contará el promedio de las tareas. Nota. Los alumnos que tengan participación en actividades síncronicas o asíncronicas tendrán un “plus” de 10 puntos en la calificación de cada parte del curso. En caso de que un alumno realice un trabajo específico se le agregará 20/100 puntos a la calificación del examen del tema tratado.
Exámenes de reposición.
No habrá examen final, sino dos exámenes de reposición en las fechas que se dan en los períodos propuestos por el calendario escolar.
Examen de reposición de la parte 1 o 3, en el primer período, misma hora indicada.
Examen de reposición de la parte 2 y 4, en el segundo período, misma hora indicada.
Bibliografía
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• Keszei, E.. Chemical Thermodynamics. New York, Springer, 2012. •
García Colín Scherer, L.. Introducción a la termodinámica clásica, Trillas, 2008. • Carmona, G.. Termodinámica clásica. Facultad de ciencias, UNAM, México, D.F., Las prensas de ciencias, 2007.
• Sandler, S. Chemical, biochemical and Engineering Thermodynamics, 4 edición, capítulos 1 y 6. Wiley.
• • DeHoff Robert T., “Thermodynamics in Material Science”, 2nd. Ed., CRC Taylor and Francis, McGraw-Hill, Boca Raton, FL, USA, 2006.
• Lupis C. H. P., “Chemical Thermodynamics of Materials”, North-Holland, Elsevier, 1983.
• Tester J. W. and M. Modell, “Thermodynamics and its applications” 3rd. Ed., PrenticeHall PTR, Upper Saddle River, New Jersey, USA, 1997.
• Sichev V. V., “Complex Thermodynamic Systems”, Mir Pbls. Moscow, Russia. 1981. 6. Domb, Cyril; “The Critical Point”, Taylor and Francis, McGraw Hill, 1996