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FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
TERMODINAMICA I. DATOS GENERALES
1.0. Unidad Académica : INGENIERÍA AERONÁUTICA
1.1. Semestre Académico : 2016- I
1.2. Código de la asignatura : 3302-33211
1.3. Ciclo : IV
1.4. Créditos : 04
1.5. Horas semanales
Horas presenciales Horas a distancia Total
Teoría Practica Total Teoría Practica Total
03 02 05 00 00 00 05
1.6. Requisito : Matemática II (3302-33108) y Física II (3302-33205)
1.7. Profesores responsables : II. SUMILLA
La asignatura corresponde al área de Estudios Específicos (Tecnologías
Básicas), de naturaleza Teórico/Práctico, tiene como propósito brindarle al
alumno los conceptos y principios básicos de la Termodinámica y sus
aplicaciones vinculadas a los sistemas de vuelo de las aeronaves. Comprende
las siguientes Unidades de Aprendizaje:
Unidad de Aprendizaje I: Propiedades y sistemas termodinámicos
Unidad de Aprendizaje II: Ecuación general de la energía
Unidad de Aprendizaje III: Teoría cinética de los gases y gases perfectos
y reales
Unidad de Aprendizaje IV: Segundo principio de la termodinámica
Unidad de Aprendizaje V: Ciclos de sistemas gaseosos, entropía y
energía
Unidad de Aprendizaje VI: Funciones termodinámica
Unidad de Aprendizaje VII: Propiedades de las sustancias puras
Unidad de Aprendizaje VIII: Ciclos de vapor
Unidad de Aprendizaje IX: Escurrimiento de gases y vapores
2
Unidad de Aprendizaje X: Mezcla de gases y vapores
Unidad de Aprendizaje XI: Fundamentos de termo transferencia
Unidad de Aprendizaje XII: Termoquímica y combustión.
III. COMPETENCIAS DE LA ASIGNATURA
Utiliza los conceptos, principios, teorías y aspectos básicos de la
termodinámica, como una herramienta que permite: comprender y razonar
sobre lo que ocurre en los diferentes sistemas termodinámicos, sistemas de
termotransferencia, sistemas de combustión y otros afines en aeronáutica,
optimizando su empleo y exigiendo medidas preventivas para preservarlos y
corregir daños o alargar su vida en servicio; facilitar el desarrollo de otras
asignaturas inherentes a la carrera de Ingeniería Aeronáutica; criticar los
fenómenos que ocurren o puedan aparecer o que son inherentes a los
sistemas termodinámicos y tomar decisiones ante mediciones de propiedades
de forma adecuada y oportuna.
3.1 Capacidades
1. Comprende e interpreta el concepto de propiedades que se pueden
observar, medir o cuantificar en las sustancias dentro de un sistema
termodinámico.
2. Describe a un sistema termodinámico.
3. Comprende, interpreta y aplica los conceptos de sistemas cerrados y
de sistemas abiertos.
4. Comprende, interpreta y aplica el concepto de conservación de la
energía tanto para sistemas cerrados y sistemas abiertos.
5. Comprende el primer principio de la termodinámica para sistemas
cerrados y el primer principio para sistemas abiertos.
6. Comprende y analiza los principios fundamentales de la teoría
cinética de los gases, el comportamiento de un gas ideal a nivel
molecular, las propiedades presión, temperatura y velocidad de las
moléculas, calores específicos a presión y volumen constante,
energía interna y entalpia.
7. Comprende e interpreta el modelo de gas ideal, formas de la
Ecuación de Estado, los procesos con gases ideales.
3
8. Analiza el gas ideal mediante el proceso isobárico, proceso
isotérmico, proceso Isócoro, proceso politrópico y el proceso
adiabático reversible.
9. Analiza los gases reales mediantes ecuaciones empíricas.
10. Comprende e interpreta los conceptos de los enunciados de Kelvin
Plank y de Clausius.
11. Comprende y analiza a la máquina térmica, máquina refrigeradora, y
a la máquina bomba de calor.
12. Evalúa la eficiencia de las maquinas térmicas y el coeficiente de
performance de la refrigeradora y la bomba de calor.
13. Comprende el principio de Carnot, la escala termodinámica de
temperaturas, la desigualdad de Clausius
14. Comprende e interpreta los ciclos de las máquinas térmicas, como el
ciclo Otto., el ciclo Diesel, el ciclo Brayton y el ciclo de compresión y
los conceptos de entropía para gases ideales.
15. Analiza y evalúa el cambio de entropía para un gas ideal y el ciclo de
Carnot con entropía.
16. Comprende e interpreta los conceptos de energía disponible, el
trabajo máximo para sistemas cerrados y para sistemas abiertos, la
irreversibilidad, y el balance de exergía para sistemas abiertos.
17. Comprende las funciones de Gibbs y de Helmholtz.
18. Determina las ecuaciones de Maxwell partiendo de conceptos
matemáticos.
19. Comprende y analiza las sustancias puras y sus procesos con
cambio de fase, presentando diagramas de propiedades y de
superficies.
20. Determina la calidad y humedad de una sustancia pura.
21. Emplea las tablas termodinámicas para el vapor y refrigerantes
22. Define, comprende, interpreta y calcula la eficiencia del ciclo de
Carnot para vapores, el Ciclo de Rankine ideal y ciclo Rankine
real.
23. Conoce como mejorar la eficiencia del ciclo sobrecalentando el
vapor, recalentando el vapor y utilizará el ciclo regenerativo para el
ahorro de combustible.
4
24. Comprende el funcionamiento del ciclo binario
25. Describe el escurrimiento de gases y vapores.
26. Analiza el escurrimiento a volumen constante, el escurrimiento
isotérmico, el escurrimiento adiabático.
27. Analiza y calcula el caudal y dimensión de las toberas, difusores y la
tobera de Venturi (Presión, velocidad y sección critica. Velocidad del
sonido, número de Mach).
28. Comprende y analiza al aire húmedo, mezcla saturada y no saturada.
29. Determina la humedad relativa y la humedad específica ( carta
psicométrica) y el punto de rocío.
30. Comprende las distintas formas de transmisión de calor (conducción,
convección y radiación).
31. Comprende la transmisión de calor para fluidos en movimiento para
flujo en paralelo y flujos en contraflujo.
32. Comprende los principios de la termoquímica, sus reacciones
químicas a volumen = Cte y a presión = Cte.
33. Determina el calor de formación y el calor de combustión, poderes
caloríficos inferior y superior, la temperatura de llama adiabática.
3.2 Actitudes y valores
a) Participa activamente en los casos prácticos y talleres.
b) Desarrolla un espíritu crítico y constructivo.
c) Muestra interés, disposición y autogestiona su aprendizaje.
d) Reflexiona sobre la importancia de los temas realizando preguntas y
buscando información.
IV. PROGRAMACIÓN DE CONTENIDOS
5
UNIDAD DE APRENDIZAJE I: Propiedades y sistemas termodinámicos
CAPACIDADES:
1. Comprende e interpreta el concepto de propiedades que se pueden
observar, medir o cuantificar en las sustancias dentro de un sistema
termodinámico.
2. Describe a un sistema termodinámico.
3. Comprende, interpreta y aplica los conceptos de sistemas cerrados y de
sistemas abiertos.
Semana Contenidos Actividades de aprendizaje
Horas presenciales
Horas a distancia
1
Propiedades
termodinámicas,
S istema de
Unidades.
Clasificación de
propiedades.
Sistema
Termodinámico
Sistemas Cerrados.
Masa de control
Sistemas abiertos
Volumen de control
Debate sobre los
conceptos.
Los emplea y conoce las
aplicaciones
5 0
UNIDAD DE APRENDIZAJE II: Ecuación general de la energía
CAPACIDADES:
4. Comprende, interpreta y aplica el concepto de conservación de la
energía tanto para sistemas cerrados y sistemas abiertos.
5. Comprende el primer principio de la termodinámica para sistemas
cerrados y el primer principio para sistemas abiertos.
Semana Contenidos Actividades de aprendizaje
Horas presenciales
Horas a distancia
2
Conservación de la
energía
Primer principio
de la
termodinámica para
una masa de control.
Energía almacenada
Debate sobre los
conceptos de la P rimera
Ley de la Termodinámica.
Aplica las leyes para
resolver problemas.
5 0
6
3
Trabajo para una
masa de control.
Primer principio
de la
termodinámica
para una volumen
de control
Resuelve problemas y
calcula
5 0
7
UNIDAD DE APRENDIZAJE III: Gases perfectos y reales
CAPACIDADES:
6. Comprende y analiza los principios fundamentales de la teoría cinética
de los gases, el comportamiento de un gas ideal a nivel molecular, las
propiedades presión, temperatura y velocidad de las moléculas, calores
específicos a presión y volumen constante, energía interna y entalpia.
7. Comprende e interpreta el modelo de gas ideal, formas de la Ecuación
de Estado, los procesos con gases ideales.
8. Analiza el gas ideal mediante el proceso isobárico, proceso isotérmico,
proceso Isócoro, proceso politrópico y el proceso adiabático reversible.
9. Analiza los gases reales mediantes ecuaciones empíricas.
Semana Contenidos Actividades de aprendizaje
Horas presenciales
Horas a distancia
4
Teoría cinética
de los gases
Modelo gas ideal.
Procesos con
gases ideales.
Proceso isobárico,
Proceso
isotérmico, isócoro,
politrópico y
adiabático
reversible.
Proceso real,
Factor de
compresibilidad
PRIMERA PRÁCTICA CALIFICADA
Debate sobre los
conceptos de la teoría
cinética de los gases.
Utiliza los modelos del
gas ideal y lo aplica a
procesos.
Utiliza gráficas para
representar los procesos.
Resuelve problemas y
calcula.
5 0
8
UNIDAD DE APRENDIZAJE IV: Segundo principio de la termodinámica
CAPACIDADES:
10. Comprende e interpreta los conceptos de los enunciados de Kelvin Plank
y de Clausius.
11. Comprende y analiza a la máquina térmica, máquina refrigeradora, y a la
máquina bomba de calor.
12. Evalúa la eficiencia de las maquinas térmicas y el coeficiente de
performance de la refrigeradora y la bomba de calor.
13. Comprende el principio de Carnot, la escala termodinámica de
temperaturas, la desigualdad de Clausius
Semana Contenidos Actividades de aprendizaje
Horas presenciales
Horas a distancia
5
Segundo principio
de la
termodinámica
Enunciados de
Kelvin Plank y de
Clausius.
Máquina térmica.
Máquina
refrigeradora.
Bomba de calor.
Eficiencia de las
máquinas térmicas
y la eficiencia de la
refrigeradora y
bomba de
calor.
Principios de
Carnot, escala
termodinámica de
temperaturas,
desigualdad de
Clausius.
Debate sobre los
conceptos de la Segunda
Ley de la Termodinámica.
Evalúa la eficiencia y el
COP de máquinas.
Compara las ventajas y
limitaciones.
Resuelve, desarrolla
problemas y calcula
parámetros.
Representa en gráficos y
calcula. 5 0
9
UNIDAD DE APRENDIZAJE V: Ciclos de sistemas gaseosos, entropía y exergía
CAPACIDADES: 14. Comprende e interpreta los ciclos de las máquinas térmicas, como el ciclo Otto., el ciclo
Diesel, el ciclo Brayton y el ciclo de compresión y los conceptos de entropía para gases
ideales.
15. Analiza y evalúa el cambio de entropía para un gas ideal y el ciclo de Carnot con
entropía.
16. Comprende e interpreta los conceptos de energía disponible, el trabajo máximo para
sistemas cerrados y para sistemas abiertos, la irreversibilidad, y el balance de exergía
para sistemas abiertos.
Semana Contenidos Actividades de aprendizaje
Horas presenciales
Horas a distancia
6
Ciclo Otto,
Ciclo Diesel
Debate sobre los
conceptos de la Segunda
Ley.
Compara las ventajas y
limitaciones.
Resuelve, desarrolla
poblemas y calcula
parámetros.
Representa en gráficos y
calcula.
5 0
7
Ciclo Brayton,
C iclo de
compresión.
Cambio de entropía
para un gas ideal.
Debate sobre los
conceptos de la Segunda
Ley.
Compara las ventajas y
limitaciones.
Resuelve y desarrolla
problemas y calcula
parámetros.
Representa en gráficos y
calcula.
5 0
8 Cambio de entropía
para un gas
ideal.(Cont..)
EXAMEN PARCIAL
5 0
10
9
Ciclo de Carnot con entropía.
Energía disponible
Trabajo máximo
Irreversibilidad.
Balance de exergía
para sistemas
abiertos.
Debate sobre los
conceptos de la Segunda
Ley.
Compara las ventajas y
limitaciones.
Resuelve y desarrolla
problemas y calcula
parámetros.
Emplea la representación
gráfica y calcula
5 0
UNIDAD DE APRENDIZAJE VI: Funciones termodinámicas
CAPACIDADES: 17. Comprende las funciones de Gibbs y de Helmholtz.
18. Determina las ecuaciones de Maxwell partiendo de conceptos matemáticos.
Semana Contenidos Actividades de aprendizaje
Horas presenciales
Horas a distancia
10
Funciones de
Gibbs y de
Helmholtz.
Conceptos
matemáticos y
conceptos
termodinámicos
Ecuaciones de
Maxwell
Debate sobre los
conceptos y
propiedades.
Utiliza los métodos
gráficos y analíticos.
Compara las ventajas y
limitaciones.
Resuelve problemas y
calcula
5 0
11
UNIDAD DE APRENDIZAJE VII: Propiedades de las sustancias puras
CAPACIDADES: 19. Comprende y analiza las sustancias puras y sus procesos con cambio de fase,
presentando diagramas de propiedades y de superficies.
20. Determina la calidad y humedad de una sustancia pura.
21. Emplea las tablas termodinámicas para el vapor y refrigerantes
Semana Contenidos Actividades de aprendizaje
Horas presenciales
Horas a distancia
11
Sustancia pura.
Proceso con
cambio de fases
Diagramas de
propiedades
representando las
fases.
Calidad y humedad.
Manejo de tablas
termodinámicas.
Debate sobre los
conceptos, propiedades,
métodos gráficos y
analíticos.
Utiliza los métodos
gráficos y analíticos.
Compara las ventajas y
limitaciones.
Resuelve problemas y
calcula.
Emplea la representación
grafica
5 0
12
UNIDAD DE APRENDIZAJE VIII: Ciclos de vapor
CAPACIDADES: 22. Define, comprende, interpreta y calcula la eficiencia del ciclo de Carnot para vapores,
el Ciclo de Rankine ideal y ciclo Rankine real.
23. Conoce como mejorar la eficiencia del ciclo sobrecalentando el vapor, recalentando el
vapor y utilizará el ciclo regenerativo para el ahorro de combustible.
24. Comprende el funcionamiento del ciclo binario.
Semana Contenidos Actividades de aprendizaje
Horas presenciales
Horas a distancia
12
Ciclo de Carnot
para vapores.
Ciclo Rankine ideal
Ciclo Rankine real.
Eficiencia del ciclo.
Mejoramiento de la
eficiencia del ciclo
Rankine con
sobrecalentamiento y recalentamiento.
Ciclo regenerativo
para el ahorro de
combustible.
SEGUNDA PRACTICA CALIFICADA
Debate sobre los
conceptos, propiedades,
métodos gráficos y
analíticos.
Utiliza los métodos gráficos
y analíticos.
Compara las ventajas y
limitaciones.
Resuelve problemas y
calcula.
Emplea la representación
gráfica
5 0
13
UNIDAD DE APRENDIZAJE IX: Escurrimiento de gases y vapores
CAPACIDADES:
25. Describe el escurrimiento de gases y vapores.
26. Analiza el escurrimiento a volumen constante, el escurrimiento
isotérmico, el escurrimiento adiabático.
27. Analiza y calcula el caudal y dimensión de las toberas, difusores y la
tobera de Venturi (Presión, velocidad y sección critica. Velocidad del
sonido, número de Mach).
Semana Contenidos Actividades de aprendizaje
Horas presenciales
Horas a distancia
13
Concepto de
escurrimiento de
gases.
Escurrimiento a
volumen constante,
a temperatura
constante y
escurrimiento
diabático.
Toberas.
Velocidad del sonido.
Numero de Mach.
Difusores
Debate sobre los
conceptos, propiedades,
métodos gráficos y
analíticos.
Utiliza los métodos
gráficos y analíticos.
Compara las ventajas y
limitaciones.
Resuelve problemas y
calcula
5 0
14
UNIDAD DE APRENDIZAJE X: Mezcla de gases y vapores
CAPACIDADES: 28. Comprende y analiza al aire húmedo, mezcla saturada y no saturada.
29. Determina la humedad relativa y la humedad específica (carta psicométrica) y el punto
de rocío.
Semana Contenidos Actividades de aprendizaje
Horas presenciales
Horas a distancia
14
Concepto de aire
húmedo
Mezcla saturada y
no saturada.
Humedad absoluta y humedad especifica
Uso de la carta
psicométrica.
Punto de Rocío
Debate sobre los
conceptos, propiedades y
métodos gráficos y
analíticos.
Utiliza los métodos
gráficos y analíticos.
Compara las ventajas y
desventajas de su uso.
Resuelve problemas y
calcula.
Emplea la representación
gráfica.
5 0
15
UNIDAD DE APRENDIZAJE XI: Fundamentos de termotransferencia
CAPACIDADES: 30. Comprende las distintas formas de transmisión de calor (conducción, convección y
radiación).
31. Comprende la transmisión de calor para fluidos en movimiento para flujo en paralelo y
flujos en contraflujo.
Semana Contenidos Actividades de aprendizaje
Horas presenciales
Horas a distancia
15
Transferencia de
calor por
conducción.
Transferencia de
calor por
convección.
Transferencia de
calor por
radiación.
Transmisión de
calor para fluidos
en movimiento,
en paralelo y en
contraflujo.
Debate sobre los
conceptos, propiedades
y métodos gráficos
y analíticos.
Utiliza los métodos
gráficos y analíticos.
Compara las ventajas y
limitaciones.
Resuelve problemas y
calcula.
5 0
16
UNIDAD DE APRENDIZAJE XII: Termoquímica y combustión
CAPACIDADES: 32. Comprende los principios de la termoquímica, sus reacciones químicas a volumen (v)
=cte y a presión (p)=cte.
33. Determina el calor de formación y el calor de combustión, poderes caloríficos inferior y
superior, la temperatura de llama adiabática.
Semana Contenidos Actividades de aprendizaje
Horas presenciales
Horas a distancia
16
Principios de
termoquímica.
Balance de las
reacciones
químicas.
Calor de formación.
Calor de combustión.
Poder calorífico
superior y superior.
Temperatura de
llama adiabática
EXAMEN FINAL
Debate sobre los
conceptos, propiedades y
métodos gráficos y
analíticos.
Utiliza los métodos
gráficos y analíticos.
Compara las ventajas y
limitaciones.
Resuelve problemas y
calcula.
5 0
V. ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS
Las asignaturas siguen una metodología:
Sesiones teóricas
Sesiones prácticas
Exposición del docente
Exposición de alumnos
VI. Equipos y materiales
Para el desarrollo de la asignatura se contara con los siguientes materiales:
Pizarra acrílica
Equipos multimedia
Además el docente entregara materiales impresos y digitalizados.
VII. EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE
17
El sistema de evaluación es permanente y sistemático y de acuerdo a las
normas establecidas en el reglamento de la Universidad.
a) La primera evaluación es de entrada que permite diagnosticar los
saberes previos del estudiante.
b) La evaluación de proceso y de productos es permanente, integral y
presencial según el avance de las sesiones de aprendizaje
programadas semanalmente; permite el logro de las competencias a
través de los rubros: conceptual, procedimental y actitudinal
considerando los siguientes aspectos:
- Logro de conocimientos y muestra de desempeño
- Desarrollo y adquisición de destrezas operativas, aplicativas y
capacidades y competencias.
- Adquisición de actitudes.
c) Se considera las modalidades de heteroevaluación, autoevalución e
interevaluación.
d) La evaluación final de la asignatura es el promedio ponderado de la
evaluación continua que constituye el trabajo académico (40%), el
examen parcial (30%) y el examen final (30%).
Examen Parcial (E1) : 30%
Examen Final (E2) :30%
Trabajo Académico (TP) : 40%
Nota Final: E1*30% + E2*30% + {[(P1+P2+P3+P4)/4]}*40%
e) La asistencia es obligatoria. El alumno que no desarrolla en clases, no
presenta una actividad o un trabajo académico solicitado será calificado
con cero (0).
f) Acciones complementarias para el logro de cada una de las metas son
las siguientes:
Perceptivos o de apreciación.
- Desarrollo del cuaderno de trabajo
- Utilización de tablas termodinámicas
- Análisis de gráficas, esquemas y tablas
- Análisis de fórmulas
Orales
18
- Intervenciones.
- Exposiciones.
g) Al finalizar el ciclo el alumno habrá logrado una calificación final de
acuerdo a la escala vigesimal donde:
Aprobado : De 11 a 20
Desaprobado : De 0 a 10
El Examen Sustitutorio se rendirá después de haber obtenido el promedio final
desaprobado y reemplazará a la menor nota desaprobada ya sea del Examen
Parcial o Examen Final y/o no haber rendido uno de los exámenes
anteriormente indicados.
VIII. FUENTES DE INFORMACIÓN. 1.1 Bibliográficas (físicas y electrónicas, si las hubiera)
Físicas
a) Faires, V ( ) Termodinámica
b) Zemasky, M ( ) Calor y Termodinámica
c) Shapiro, M ( ) Termodinámica Técnica.
d) Cengel, Y ( ) Termodinámica
e) Baeher, H ( ) Tratado Moderno de Termodinámica
f) Wark ( ) Termodinámica
g) Ninci, M ( ) Termodinámica Tecnica
h) Huang, F ( ) Ingeniería termodinámica
Jesús María, enero del 2018
