Cinvestav Querétaro

Temodinámica de materiales

Objetivo: Al final del curso, los estudiantes deberán ser capaces de entender los principios básicos y fundamentos de Termodinámica. Ser capaces de aplicar los conceptos y métodos básicos de Termodinámica en I&D de materiales. Entender las reglas de fases y diagramas de fases, así como la aplicación de diagramas de fases en el estudio de materiales. Cultivar la habilidad de descubrir el potencial de materiales existentes y desarrollar nuevos materiales.

 

1.0 Repaso de las Leyes de la Termodinámica

1.1 Primera Ley de la Termodinámica

                        1.1.1 Definiciones básicas

                        1.1.2 Implicaciones de la primera ley

                        1.1.3 Gas ideal

                        1.1.4 Termoquímica

            1.2. Segunda Ley de la Termodinámica

                        1.2.1 Postulados de Thomson y Clausius

                        1.2.2 Procesos reversibles e irreversibles

                        1.2.3 Ciclo de Carnot

                        1.2.4 Desigualdad de Clausius y Entropía

            1.3. Tercera ley de la Termodinámica

                        1.3.1. Teorema de Nernst

                        1.3.2 Determinación de entropía absoluta

            1.4. Energías libres de Gibbs (G) y Helmholtz (A)

                        1.4.1 Dirección de procesos espontáneos a temperatura constante

                        1.4.2 Dependencia de A y G sobre la P, T y V.

            1.5 Termodinámica de sistemas abiertos

                        1.5.1 Potencial químico

                        1.5.2 Condiciones de equilibrio

2.0 Equilibrio de fases I

            2.1. Regla de las fases de Gibbs

            2.2 Ecuación de Clausius-Clapeyron

3.0 Termodinámica de soluciones

            3.1. Soluciones ideales diluidas

                        3.1.1 Funciones termodinámicas

            3.2 Soluciones ideales

            3.3. Soluciones no-ideales

                        3.3.1 Actividad

                        3.3.2 Determinación experimental de la actividad

            3.4 Soluciones regulares

4.0 Equilibrio de fases II

            4.1 Diagramas de fases de dos componentes

            4.2 Diagramas Tipo I, II, III, IV, V y VI

5.0 Termodinámica de reacciones químicas

            5.1 Termodinámica de reacciones en fase gas.

            5.2 Termodinámica de reacciones en materia condensada

            5.3 Termodinámica de reacciones en solución

6.0 Introducción a la Termodinámica Estadística de gases

            6.1 Estadística de Gibbs

            6.2 Termodinámica estadística de un gas ideal

                        6.2.1 Función de partición de un gas ideal

                        6.2.2 Energía de moléculas diatómicas

6.2.3 Contribuciones rotacionales, vibracionales y electrónicas a funciones termodinámicas

6.2.4 Distribución de Maxwell

            6.3 Teoría de reacciones químicas

                        6.3.1 Cálculo de constantes de velocidad de reacción

7.0 Introducción a la Termodinámica Estadística de materia condensada

            7.1 Teoría del estado líquido

                        7.1.2 Determinación de propiedades termodinámicas

                        7.1.3 Ecuación de estado de materia no-cristalina

                        7.1.4 Ecuación de Born-Green-Bogoliubov

            7.2 Teoría de gases reales

                        7.2.1 Ecuación de estado Van der Waals

                        7.2.2 Puntos críticos y principio de estados correspondientes

                        7.2.3 Fugacidad

            7.3 Termodinámica estadística de sólidos

                        7.3.1 Mallas y vibraciones

                        7.3.2 Límites de baja y alta temperatura

                        7.3.3 Interpolación de Debye

Referencias:

R1. Prausnitz, Lichtenthaler and Gomes de Azevedo. Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria, 2nd edition. Prentice Hall International (1986).

R2. Smith, Van Ness & Abbott. Introduction of Chemical Engineering Thermodynamics, 7th edition. McGraw-Hill (2005).

R3. Tester & Modell. Thermodynamics and its Applications, 3rd edition. Prentice Hall International (1997).

R4. D. McQuarrie. Statistical Mechanics, Harper, (1976).

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