Créditos ECTS Créditos ECTS: 6
Horas ECTS Criterios/Memorias Trabajo del Alumno/a ECTS: 99 Horas de Tutorías: 3 Clase Expositiva: 24 Clase Interactiva: 24 Total: 150
Lenguas de uso Castellano, Gallego
Tipo: Materia Ordinaria Grado RD 1393/2007 - 822/2021
Departamentos: Física Aplicada
Áreas: Física Aplicada
Centro Facultad de Física
Convocatoria: Segundo semestre
Docencia: Con docencia
Matrícula: Matriculable
Una vez establecidos y discutidos en la asignatura Fundamentos de Termodinámica los fundamentos y el formalismo general de esta rama de la Física, el primer objetivo que se plantea para la materia de Termodinámica y Teoría Cinética es que el alumnado alcance la capacidad de aplicar dicho formalismo al estudio de diversos sistemas en equilibrio, no sólo por el interés particular que puedan presentar cada uno de ellos, sino también como ilustración tanto de la aplicabilidad del método desarrollado a numerosos problemas prácticos, como de la relación que tiene esta parte de la ciencia con experiencias conocidas y su incidencia sobre otras ramas de la Física en particular y de la Ciencia en general.
Un segundo objetivo se centra en que el alumnado pueda aplicar el formalismo termodinámico a sistemas que se encuentren en estados fuera del equilibrio, aunque no muy alejados de éste. La teoría desarrollada para la descripción de estos procesos se conoce generalmente como Termodinámica de los procesos irreversibles.
Por último, si bien el carácter fenomenológico de la termodinámica permite establecer numerosas propiedades de los sistemas físicos sin hacer uso de conceptos relativos a la estructura microscópica de los cuerpos, para un estudio más completo y profundo de determinados procesos se hace necesario recurrir a una descripción microscópica (molecular o estadística) de los sistemas. La descripción molecular pretende alcanzar una interpretación de las propiedades termodinámicas macroscópicas observables a partir del análisis del movimiento desordenado de las moléculas. Esta descripción está sujeta a simplificaciones inevitables como cualquier modelo de estructura de la materia. A este método se le conoce como Teoría cinética de los gases. Por ello, un tercer objetivo de la materia es introducir al alumnado en el formalismo de los fundamentos de esta teoría y su aplicación al gas perfecto, lo que facilitará una mejor compresión de los conceptos de la materia Física Estadística del siguiente curso.
RESULTADOS DEL APRENDIZAJE:
Cursada esta materia los estudiantes deberán ser capaces de:
• Aplicar con propiedad los argumentos y métodos de la Termodinámica del equilibrio al estudio de determinados sistemas de interés (gases, transiciones de fase, sistemas reactivos, eléctricos y magnéticos,…), con especial énfasis en los principios en los que se fundamentan, así como los límites de su aplicabilidad.
• Aplicar el formalismo termodinámico a sistemas fuera del equilibrio.
• Interpretar las propiedades termodinámicas macroscópicas de sistemas gaseosos a partir del análisis del movimiento molecular.
• Utilizar con destreza el formalismo termodinámico para el análisis y la resolución de problemas enmarcados en los citados contextos, aplicando con rigor y creatividad los conocimientos adquiridos.
• Alcanzar un razonamiento crítico y de asociación que posibiliten un aprendizaje autónomo y continuo.
PROGRAMA DE LA MATERIA (según descriptores, https://pro-assets-usc.azureedge.net/sites/default/files/plan/2021-09/F…)
1. GASES IDEALES
Ecuación térmica de estado del gas ideal
Ecuación calórica de estado del gas perfecto
Transformaciones adiabáticas de un gas perfecto
Transformaciones politrópicas de un gas perfecto
Mezcla de gases perfectos
2. GASES REALES
Comportamiento de los gases reales. Coordenadas críticas
Estrangulación adiabática. Coeficiente Joule-Kelvin
Ecuaciones térmicas de estado: van der Waals y virial. Otras ecuaciones térmicas de estado.
Ley de los estados correspondientes. Diagramas de compresibilidad generalizados
Mezcla de gases reales
3. TRANSICIONES DE FASE
Condiciones de equilibrio para sistemas heterogéneos multicomponente. Regla de las fases de Gibbs
Clasificación de las transiciones de fase
Transiciones de fase de primer orden: ecuación de Clausius-Clapeyron
Aplicación de la ecuación de Clausius-Clapeyron a sistemas monocomponente
4. SISTEMAS REACTIVOS
Reacciones químicas. Grado de avance
Calor de reacción
Condiciones de equilibrio en sistemas reactivos. Regla de las fases
Constante de equilibrio
Principio de Le Châtelier
5. SISTEMAS ELÉCTRICOS Y MAGNÉTICOS
Consideraciones generales acerca de los sistemas eléctricos y de los sistemas magnéticos
Ecuaciones fundamentales y potenciales termodinámicos para sistemas eléctricos y para sistemas magnéticos
Coeficientes calóricos y coeficientes térmicos para sistemas eléctricos y para sistemas magnéticos
Efectos electrocalórico y magnetocalórico
Superconductividad
6. TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS IRREVERSIBLES
Procesos irreversibles
Fuerzas y flujos. Postulados de la TPI lineal
Ecuaciones de balance y de continuidad
Efectos termoeléctricos. Ecuaciones fenomenológicas
7. TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES PERFECTOS
Modelo de gas perfecto
Ecuación de estado del gas perfecto
Consecuencias de la ecuación cinética del gas perfecto
8. FUNCIONES DE DISTRIBUCIÓN
Funciones de distribución de velocidades
Función de distribución de la energía
Principio de equipartición de la energía
Alguna aplicación de la ley de distribución
Verificación experimental de la ley de distribución
9. FENÓMENOS DE TRANSPORTE
Frecuencia de colisión
Recorrido libre medio
Transporte de cantidad de movimiento. Viscosidad
Transporte de energía. Conductividad térmica
Transporte de masa. Difusión
Alguna de esta bibliografía se encuentra disponible en formato electrónico a través del servicio EZproxy. El profesorado de la materia pondrá en conocimiento del alumnado, a través del Aula Virtual, la disponibilidad de nuevo material bibliográfico en formato electrónico de acceso libre.
Bibliografía básica
• BIEL GAYE, J. Formalismo y métodos de la termodinámica. Vol 1 y 2. Ed. Reverté (1997 y 1998)
• CALLEN, H. B. Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics. (2ª ed.) Wiley (1985)
• ENGEL, T. y REID, P. Thermodynamics, Statistical Thermodynamics & Kinetics. (4ª ed.) Pearson (2019)
• HÖNIG, J.M. Thermodynamics (4ª ed.) Elsevier (2013)
• KONDEPUDI, D. y PRIGOGINE, I. Modern Thermodynamics (2ª ed.) Wiley (2015) también formato electrónico
• LUSCOMBE, J.H. Thermodynamics. CRC Press (2018) formato electrónico
Bibliografía complementaria
• GARCÍA-COLIN SCHERER, L. Problemario de termodinámica clásica. Trillas (2003)
• COX, H. y McQUARRIE, C.H. Problems and Solutions to accompany D.A. McQuarrie & J. Simon Molecular Thermodynamics. Univ. Science Books (1999)
• LIM, Y.-K. (editor) Problems and Solutions on Thermodynamics and Statistical Mechanics (compilación de problemas de universidades americanas). World Scientific (1990)
• ZAMORA CARRANZA, M. Termo II. 250 ejercicios y problemas .... Serv. Pub. Univ. de Sevilla (1998)
Recursos en red
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/calor/portada.html
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/transporte/portada.html
Competencias específicas
CE1 - Tener una buena comprensión de las teorías físicas más importantes, localizando en su estructura lógica y matemática, su soporte experimental y el fenómeno físico que puede ser descrito a través de ellos.
CE2 - Ser capaz de manejar claramente los órdenes de magnitud y realizar estimaciones adecuadas con el fin de desarrollar una clara percepción de situaciones que, aunque físicamente diferentes, muestren alguna analogía, permitiendo el uso de soluciones conocidas a nuevos problemas.
CE5 - Ser capaz de realizar lo esencial de un proceso o situación y establecer un modelo de trabajo del mismo, así como realizar las aproximaciones requeridas con el objeto de reducir el problema hasta un nivel manejable. Demostrará poseer pensamiento crítico para construir modelos físicos.
CE6 - Comprender y dominar el uso de los métodos matemáticos y numéricos más comúnmente utilizados en Física
CE8 - Ser capaz de manejar, buscar y utilizar bibliografía, así como cualquier fuente de información relevante y aplicarla a trabajos de investigación y desarrollo técnico de proyectos
Competencias básicas, transversales y generales
Según consta en la Memoria de verificación del Grado en Física
CB1 - Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio
CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio
CB3 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética
CB4 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado
CB5 - Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía
CT1 - Adquirir capacidad de análisis y síntesis
CT2 - Tener capacidad de organización y planificación
CT5 - Desarrollar el razonamiento crítico
CG1 - Conocer los conceptos, métodos y resultados más importantes de las distintas ramas de la Física, junto con cierta perspectiva histórica de su desarrollo.
CG2 - Tener la capacidad de reunir e interpretar datos, información y resultados relevantes, obtener conclusiones y emitir informes razonados en problemas científicos, tecnológicos o de otros ámbitos que requieran el uso de conocimientos de la Física.
CG3 - Aplicar tanto los conocimientos teóricos-prácticos adquiridos como la capacidad de análisis y de abstracción en la definición y planteamiento de problemas y en la búsqueda de sus soluciones tanto en contextos académicos como profesionales.
a) Clases de pizarra en grupo grande (expositivas).
Se expondrán de forma deductiva los contenidos teóricos de cada tema complementando el desarrollo en la pizarra con el apoyo de medios informáticos/audiovisuales y de material disponible en el Aula virtual, como instrumentos de aclaración y de complementariedad.
b) Clases de pizarra en grupo reducido (interactivas de seminario).
Clases fundamentalmente prácticas en la que se resolverán algunos de los problemas y ejercicios propuestos en los boletines, puestos a disposición del alumnado con suficiente antelación a través del Aula virtual. El objetivo es que el alumnado aplique los conocimientos teóricos adquiridos a la resolución de problemas, lo que le va a ayudar a asimilar los contenidos de esta materia. Es fundamental aquí la participación del alumnado, ya que esta participación va a permitir realizar parte de su evaluación continua.
c) Tutorías en grupos muy reducidos o individualizadas.
Están orientadas a la resolución de dudas y dificultades concretas de carácter teórico, conceptual y/o práctico, prestando una atención individualizada a la alumna o al alumno que lo necesite.
El sistema de evaluación consta de dos partes complementarias, ambas de realización obligatoria para poder obtener la máxima calificación en esta asignatura, que se detallan a continuación.
1) Evaluación continua (30%)
Esta evaluación se basará tanto en el control de asistencia a clases (mínimo de asistencia a las clases presenciales: 60%) como en participación activa en las mismas, asistencia a tutorías individualizadas, realización de diversas actividades tales como pequeñas pruebas escritas individuales realizadas durante las clases (por sorpresa y aleatoriamente), entrega de problemas propuestos para su resolución, preparación de temas, búsquedas bibliográficas… y cualquier otra actividad complementaria implementada por el profesorado encargado de la docencia.
El alumnado repetidor no conserva la calificación de la evaluación continua del curso anterior.
2) Examen final (70%)
Se realizará un examen final presencial, en las fechas oficiales de exámenes fijadas por la Facultad de Física. Este examen estará compuesto tanto por cuestiones teóricas como por ejercicios prácticos, con el fin de evaluar los conocimientos adquiridos, tanto su comprensión como la aplicación de los mismos. Este examen será calificado entre 0 y 10.
3) Evaluación global
La nota global/definitiva de los alumnos será la mayor entre la nota del examen final y la que resulte de ponderar la nota del examen final con peso del 70% con la nota de las actividades complementarias con un peso del 30% restante. Esta ponderación sólo se hará efectiva en el caso de que los alumnos cumplan con los requisitos de asistencia. En todo caso, para superar la materia, el alumno deberá alcanzar en el examen final una calificación mínima de 4 (sobre 10) y en la evaluación global un mínimo de 5 (sobre 10). Si no se alcanzase una calificación mínima de 4 en el examen final, la calificación global obtenida no podrá ser superior a 4.
Para el caso de realización fraudulenta de las actividades incluidas en la evaluación individualizada y/o del examen final, será de aplicación la Normativa para la evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de calificaciones.
La calificación será de No presentado sólo en el caso de que el alumno no se presente al examen final de la materia.
Para la evaluación global relativa a la segunda oportunidad, se mantendrá la calificación obtenida en la evaluación continua (de ser efectiva) con idénticos condicionantes para la evaluación global que en la primera oportunidad.
TRABAJO PRESENCIAL EN EL AULA Horas
Clases de pizarra en grupo grande 32
Clases de pizarra en grupo reducido 24
Tutorías en grupos muy reducidos o individualizadas 4
Total horas trabajo presencial en el aula 60 (10h presenciales/ECTS)
TRABAJO PERSONAL DEL ALUMNO Horas
Estudio autónomo individual o en grupo 84
Escritura de ejercicios u otros trabajos 6
Total horas trabajo personal del alumno 90
Se recomienda participar activamente en las clases, mantener al día el estudio de los contenidos impartidos, consultar la bibliografía, resolver los problemas propuestos y aprovechar las tutorías para resolver dudas.
Requisitos previos recomendados: haber cursado previamente Fundamentos de Termodinámica y Métodos Matemáticos I a IV.
Josefa Salgado Carballo
- Departamento
- Física Aplicada
- Área
- Física Aplicada
- Teléfono
- 881814110
- Correo electrónico
- j.salgado.carballo [at] usc.es
- Categoría
- Profesor/a: Titular de Universidad
Josefa Fernandez Perez
- Departamento
- Física Aplicada
- Área
- Física Aplicada
- Teléfono
- 881814046
- Correo electrónico
- josefa.fernandez [at] usc.es
- Categoría
- Profesor/a: Catedrático/a de Universidad
Enriqueta Lopez Iglesias
Coordinador/a- Departamento
- Física Aplicada
- Área
- Física Aplicada
- Teléfono
- 881814050
- Correo electrónico
- enriqueta.lopez [at] usc.es
- Categoría
- Profesor/a: Catedrático/a de Universidad
| Martes | |||
|---|---|---|---|
| 09:00-10:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula 0 |
| 16:00-17:00 | Grupo /CLE_02 | Castellano | Aula 6 |
| Miércoles | |||
| 09:00-10:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula 0 |
| 16:00-17:00 | Grupo /CLE_02 | Castellano | Aula 6 |
| Jueves | |||
| 09:00-10:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula 0 |
| 16:00-17:00 | Grupo /CLE_02 | Castellano | Aula 6 |
| Viernes | |||
| 09:00-10:00 | Grupo /CLE_01 | Castellano | Aula 0 |
| 16:00-17:00 | Grupo /CLE_02 | Castellano | Aula 6 |
| 22.05.2025 09:00-13:00 | Grupo /CLE_01 | Aula 0 |
| 22.05.2025 09:00-13:00 | Grupo /CLE_01 | Aula 130 |
| 22.05.2025 09:00-13:00 | Grupo /CLE_01 | Aula 6 |
| 22.05.2025 09:00-13:00 | Grupo /CLE_01 | Aula 830 |
| 01.07.2025 09:00-13:00 | Grupo /CLE_01 | Aula 0 |
| 01.07.2025 09:00-13:00 | Grupo /CLE_01 | Aula 6 |
| 01.07.2025 09:00-13:00 | Grupo /CLE_01 | Aula 830 |