Encabezado Facultad de Ciencias
Presentación

Física (plan 2002) 2022-2

Sexto Semestre, Termodinámica

Grupo 8206, 28 lugares. 15 alumnos.
Profesor Juan Adrián Reyes Cervantes lu mi vi 10 a 12 105 (Yelizcalli)
Profesor Oswaldo Adapta García
Ayudante Carolina Valenzuela Córdova

 
Profesores: Dr. J. Adrian Reyes Cervantes y M. en C. Oswaldo Adapta Garcia
Dpto de Física Química. Instituto de Física,
Universidad Nacional Autónoma de México.
  • Los interesados pueden unirse a la primera reunión: lunes 14 de febrero de 10 a.m a 12 p.m. en la siguiente liga: meet.google.com/shu-bsug-hye
  • Favor de enviar un mail a la cuenta adrian@fisica.unam.mx para ser agregados a la plataforma de classroom de la materia y recibir informacion.

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 introducción a la termodinámica fuera
de equilibrio.

Dinámica de la clase

Se darán sesiones de clases (asíncronas) grabadas y/o se
enviarán videos de la red con duración total aproximada
de tres horas a la semana.
Adicionalmente se harán reuniones (síncronas) en la
plataforma Meet dentro del horario del curso de 10 a 12
p.m. lunes, miércoles y viernes, donde se discutirán los
procedimientos y dudas de contenidos escritos sobre material
del curso así como aclaraciones de dudas que permitan resolver
de manera más sencilla las tareas.
Nota importante:
Una vez aprobado por el consejo académico de la facultad el regreso a
clases presenciales, éstas se impartirán en el salón de calses indicado arriba.

Método de evaluación

Se asignarán tareas en equipos de dos personas. Una
tarea cada dos semanas aproximadamente con ejercicios
acordes con la temática del curso las cuales contarán el 40%
de la calificación total. Se realizarán dos exámenes en equipos
de tres personas en el semestre los cuales valdrán 40% de la
calificación. Habrá una presentación individual de una hora de
duración sobre un tema asignado 15%.La participación en las
discusiones en las reuniones dentro del horario de clase contará
5% de la calificación total. En resumen:
  • Tareas por equipos: 40%
  • Dos exámenes en equipos: 40%
  • Presentación individual: 15%
  • Participación en clase: 5%

TEMARIO

1. LA LEY CERO Y LA TEMPERATURA

1.1 Equilibrio adiabático.
1.2 Equilibrio diatérmico.
1.3 Equilibrio termodinámico.
1.4 Ley cero de la termodinámica.
1.5 Existencia de la temperatura y la ecuación de estado
de un sistema termodinámico.
1.6 Sistemas ideales y reales (gases, magnetos, dieléctricos,
radiación electromagnética, alambres, etc.): ecuaciones de estado.

2. LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

2.1 Procesos cuasiestáticos, reversibles y reales.
2.2 Trabajo y calor en procesos termodinámicos.
2.3 Trabajo adiabático y primera ley de la termodinámica. Energía interna.
2.4 Capacidades térmicas.
2.5 Eficiencia de dispositivos termodinámicos.

3. LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

3.1 Procesos cíclicos reversibles e irreversibles en sistemas compuestos: sistema de interés y alrededores.
3.2 Formulación en términos de motores térmicos. Enunciados de Kelvin, Planck y Clausius.
3.3.Teorema y corolario de Carnot. Temperatura Kelvin.
3.4 Teoremas de Clausius. Entropía. Principio de irreversibilidad. Principio del incremento de la entropía. Principio de la degradación de la energía.
3.5 Formulación “a la Caratheodory”. Superficies adiabáticas
3.6 Exergía. Eficiencias de tareas y de dispositivos termodinámicos. Ahorro de exergía y uso eficiente de la energía.

4. LA TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

4.1 Formulación de la tercera ley.
4.2 Aplicaciones a mezclas reactantes y transiciones de fases.
4.3 Implicaciones en el comportamiento de las susceptibilidades térmicas a bajas temperaturas.

5. FORMULACIÓN GIBBSIANA DE LA TERMODINÁMICA

5.1 Postulados básicos.
5.2 Representaciones de la entropía y de la energía interna.
5.3 Transformaciones de Legendre; potenciales termodinámicos.
5.4 Relaciones de Maxwell.

6. ESTABILIDAD TERMODINÁMICA

6.1 Condiciones de estabilidad y principios extremales. Equilibrios mecánico, térmico y químico.
6.2 Aplicaciones: ecuación de Clausius­Clapeyron.
6.3 Consecuencias sobre las susceptibilidades termodinámicas.
6.4 Principio de Le Chatelier­Braun.

7. TRANSICIONES DE FASE

7.1 Fenomenología de las transiciones de fase para sustancias puras.
7.2 Transiciones de fase de primero y segundo orden: Ehrenfest . Ecuaciones de Ehrenfest
7.3 Transiciones de fase orden­desorden: Landau.

8. TERMODINÁMICA FUERA DEL EQUILIBRIO

8.1 Conducción, convección y radiación de calor.
8.2 Fluctuaciones
8.3 Procesos cerca y lejos del equilibrio. Termodinámica irreversible lineal.

Bibliogarfía

  • Zemansky, M.W., Dittman, R.H., 1990, Calor y termodinámica, sexta edición, Editorial McGraw­Hill, México.
  • Callen, H.,1985, Thermodynamics and an introduction to thermostatistics, second edition, John Wiley & Sons, USA.
  • García Colín, L., 1990, Introducción a la termodinámica clásica, Editorial Trillas, México.
  • Pippard, A.B., 1966, Elements of classical thermodynamics, Cambridge University Press, UK.

 


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