Fundamentos de Termodinámica

Obxectivos xerais: O obxectivo desta materia é proporcionar ao alumno unha formación na Termodinámica clásica, a cal baséase no estudo do equilibrio dos sistemas físicos e químicos desde un punto enerxético mediante unha descrición macroscópica dos fenómenos. Introducirase, polo tanto, ao alumno nos métodos e o formalismo da Termodinámica de equilibrio. Aplícase o formalismo matemático ao estudo de determinados sistemas físicos, tanto polo interese en si mesmos, como o de ilustrar como se emprega a Termodinámica en diferentes casos, de tal forma que o alumno debe adquirir os coñecementos necesarios e a capacidade suficiente para aplicar os argumentos e métodos termodinámicos á análise e a resolución de problemas moi diversos, de maneira que a continuación desta materia no 2º cuadrimestre (Termodinámica e Teoría Cinética) non lle represente ningunha dificultade.

Obxectivos concretos: A relación desta parte da Ciencia Fenomenológica con experiencias coñecidas e a súa incidencia noutras partes da Ciencia en xeral e da Física en particular, é evidente tal como verase ao longo do curso. Neste curso preténdese dar a coñecer os conceptos e Leis fundamentais de forma explícita.

• Resultados de aprendizaxe: Cursada a materia Fundamentos de Termodinámica, o alumno poderá:

- Aplicar con propiedade as leis da termodinámica ao estuido dalgúns sistemas de interese práctico sendo conscientes dos principios nos que se fundamentan, así como os límites de aplicabilidade.
- Desarrollar a capacidade para construir modelos que idealicen a realidade física, acordes a este nivel.
- Desarrollar a capacidade de análise e de resolución de problemas básicos da termodinámica.

Programa da materia (segundo descriptores, ver Memoria para a solicitude de verificación do Grao en Física)

http://www.usc.es/gl/centros/fisica/materia.html?materia=105525


Temario/Epígrafes

1. CONCEPTOS E DEFINICIÓNS BÁSICAS.
Sistema termodinámico.
Variables, equilibrio, interacción e procesos termodinámicos.
2. EQUILIBRIO TÉRMICO.
Equilibrio térmico.
Temperatura empírica.
Medida da temperatura e escalas termométricas.
Termómetro de gas e temperatura absoluta na escala do gas ideal.

3. PRIMEIRO PRINCIPIO DA TERMODINÁMICA.
Traballo termodinámico.
Coeficientes térmicos.
Primeiro principio da termodinámica.
Enerxía interna.
Definición de calor.
Capacidade calorífica.

4. SEGUNDO PRINCIPIO DA TERMODINÁMICA.
Enunciados do segundo principio da termodinámica.
Escala termodinámica de temperatura.

5. ENTROPÍA.
Teorema de Clausius.
Entropía.
Principio de aumento de entropía.
Traballo máximo.

6. SISTEMAS ABERTOS.
Generalización das leis da termodinámica a sistemas abertos.

7. POTENCIAIS TERMODINÁMICOS.
Transformada de Legendre.
Potenciais termodinámicos.
Ecuacións enerxéticas e TdS.
Ecuación xeneralizada de Mayer.
Fórmula de Reech.

8. CONDICIÓNS DE EQUILIBRIO.
Condicións xerais de equilibrio.
Principio extremal da enerxía.
Condicións de equilibrio para os potenciais termodinámicos.
Estudo do equilibrio térmico, mecánico e químico.

9. ESTABILIDADE.
Estabilidade intrínseca e mutua dos sistemas monocomponentes.
Estabilidade intrínseca dos sistemas xerais.

10. O TERCEIRO PRINCIPIO DA TERMODINÁMICA.
Fenómenos de baixas temperaturas.
Postulados de Nernst e Planck.
Propiedades dos sistemas no cero absoluto.
Inaccesibilidade do cero absoluto

Bibliografía básica

CALLEN, HERBERT B. Termodinámica : introducción a las teorías físicas de la termostática del equilibrio y de la termodinámica irreversible . Madrid: AC, 1981

BIEL GAYE, JESÚS Curso sobre el formalismo y los métodos de la termodinámica. Vol I y II Barcelona: Reverté, 1997-1998

AGUILAR PERIS, JOSÉ Curso de termodinámica Madrid: Alhambra Universidad, 2001

Mark W. ZEMANSKY, Richard H. DITTMAN Calor y Termodinámica Mexico: McGraw Hill, 1988


Bibliografía complementaria

PELLICER GARCÍA, JULIO. 100 problemas de termodinámica. Madrid: Alianza. 1996

GARCÍA-COLIN SCHERER, LEOPOLDO. Problemario de termodinámica clásica México : Trillas, 2003.

ANNEQUIN, R. Ejercicios de ciencias físicas. Termodinámica Barcelona: Reverté, 1979

A bibliografía non se atopa totalmente dispoñible en formato electrónico a través do servizo EZproxy.


Recursos en rede
Material docente aportado polo profesorado da materia na Aula Virtual

http://tigger.uic.edu/~mansoori/Thermodynamics.Educational.Sites_html

http://www.taringa.net/posts/downloads/2397279/Simulador-Termodin%C3%A1…

Competencias básicas, transversais e xerais:

CB1- Que os alumnos demostrasen posuir e compreder coñecementos nunha área de estudo que parte da base da educación secundaria xeral, e sóese atopar a un nivel que, se ben se apoia en libros de texto avanzados, inclue tamén algún aspectos que implican coñecementos procedentes da vangarda do seu campo de estudo.

CB2- Que os estudantes saiban aplicar o seus coñecementos ao seu traballo ou vocación dunha forma profesional e posúan as competencias que soen demostrarse por medio da elaboración e defensa de argumentos e da resolución de problemas dentro da súa área de estudo.

CB3- Que os estudantes teñan a capacidade de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro da súa área de estudo) para emitir xuizos que incluan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica ou ética.

CG1- Posuir e comprender os conceptos, métodos e resultados importantes das distintas ramas da Física, con perspectiva histórica do seu desenvolvemento.
CG2- Ter a capacidade de reunir e interpretar datos, información e resultados relevantes, obter conclusións e emitir informes razoados en problemas científicos, tecnolóxicos ou de outros ámbitos que requiran o uso de coñecemento da Físcia.
CG3- Aplicar tanto os coñecementos teóricos-prácticos adquiridos como a capacidade de análise e de abstracción na definición e planteamento de problemas e na búsqueda das súas solución tanto en contextos académicos como profesionais.

Competencias transversais:
CT1- Adquirir capacidade de análise e síntese.
CT2- Ter capacidade de organización e planificación.
CT5- Desenvolver o razoamento crítico.

Competencias específicas:
CE1- Ter una boa comprensión das teorías físicas máis importantes, localizando na súa estrutura lóxica e matemática, o seu soporte experimental e o fenómeno físico que poida ser descrito a través deles.
CE2- Ser capaz de manexar claramente as ordes de magnitude e realizar estimacións adecuadas co fin de desenvolver una clara percepción de situacións que, anque físicamente diferentes, mostren algunha analoxía, permitindo o uso de solucións coñecidas a novos problemas.
CE5- Ser capaz de realizar o esencial dun proceso ou situación e establecer un modelo de traballo do mesmo, así como realizar as aproximacións requeridas co obxecto de reducir o problema ata un nivel manexable. Demostrará posuir pensamento crítico para construir modelos físicos.
CE6- Comprender e dominar o uso dos métodos matemáticos e numéricos máis comúnmente utilizados en Física.
CE8- Ser capaza de manexar, buscar e utilizar bibliografía, así como calqueira fonte de información relevante e aplicala aos traballos de investigación e desenvolvemento técnico de proxectos.

Activarase un curso na plataforma Moodle do Campus Virtual, na que se subirá información de interese para o alumnado así como material docente diverso.

a) Clase de pizarra en grupo grande (expositivas).

Exposanse de forma deductiva os contidos teóricos de cada tema con apoio de medios audiovisuais, utilizando a pizarra e o material dispoñible na Aula Virtual como instrumento de aclaración e de complementariedade.

b) Clases de pizarra en grupo reducido (interactivas de seminario).

Clase fundamentalmente práctica nas que se resolverán algúns do problemas e exercicios propostos nos boletíns, postos puestos a disposición del alumnado con suficiente antelación a través del Aula virtual. Deste xeito, ao finalizar cada tema realizaranse problemas e exercicios tipo dos boletíns, propoñéndose distintos pasos para a súa resolución. Seol alumno ou alumna é capaz de plantexalo por sí mesmo/a, continuarase co seguinte paso; en caso contrario analizarase de forma detallada.

O obxectivo é que o alumnado aplique os coñecementos teóricos adquiridos á resolución de problemas, o que lle vai a axudar a asimilar os contidos desta materia. É fundamental aquí a participación do alumnado, xa que esta participación vai a permitir realizar parte da súa avaliación continua. Ademáai, levaranse a cabo a aclaración de dúbidas sobre aspectos teóricos e prácticos que o alumno/a poda ter ao resolver os problemas e exercicios, así como a supervisión, exposición, debate ou comentarios dos traballos propostos ou de calquera outra actividade plantexada, realizadas tanto de forma individual como en grupo. Esta actividade por parte do alumnado incluirase na súa avaliación continua.

c) Titorías
Están orientadas á resolución de dúbidas e dificultades concretas de carácter teórico, conceptual e/ou práctico, prestando unha atención individualizada á alumna ou ao alumno que o necesite, de forma tanto presencial como telemáticamente, e sempre que o alumno o solicite con anticipación.

Primeira oportunidade

Avaliación continua (20%)
Obxectivo: avaliar o proceso de aprendizaxe do/a alumno/a.

Esta avaliación basarase en:control de asistencia a clases (mínimo de asistencia ás clases presenciais: 85%) e participación activa nelas; asistencia a titorías individualizadas; realización de diversas actividades programadas e postas en coñecemento do alumnado tales como pequenas probas escritas individuais realizadas por sorpresa e aleatoriamente, e exposición e entrega de problemas propostos para a súa resolución (nas clases interactivas). Ademais, os estudantes de forma individual e/ou en grupo (cun máximo de tres integrantes) poderán realizar e ser avaliados pola elaboración e exposición oral de pequenos traballos e búsquedas bibliográficas relacionados cun tema de interese ou materia complementaria a un tema do programa (nas clases expositivas e/ou interactivas) así como calquera outra actividade relacionada coa materia que poida xurdir e que permita avaliar o proceso de aprendizaxe dos alumnos.

A non realización dalgunha das probas de avaliación continua propostas implicará a súa non puntuación na nota final. No caso de que esta situación se produza por unha causa debidamente XUSTIFICADA OFICIALMENTE ofrecerse unha alternativa ao alumno/a afectado/a.

O alumnado repetidor NON conserva a nota de avaliación continua.


Proba final individual obligatoria (80%)
Obxectivo: Avaliar os coñecementos individuais adquiridos polo/a alumno/a

Realizarase un exame final presencial obligatorio (en data programada pola Facultade de Física). Este exame estará composto por unha parte teórica (cuestións) e outra práctica (problemas) co fin de valiar os coñecementos adquiridos, tanto a súa comprensión como a asimilación reproductiva destes. Cada unha destas partes será avaliada de forma independente, con cualificacións entre 0 e 10. A cualificación do exame final obterase como media de ambas as partes. Será necesario un mínimo de 3,5 puntos en cada unha das partes para poder realizar a media.

Avaliación global
No presente curso académico, a cualificación global e definitiva será a suma ponderada da nota do exame final (peso do 75%) coa nota das actividades previstas na avaliación continua (peso do 25% restante) . Esta ponderación só se fará efectiva no caso de que os alumnos cumpran cos requisitos de asistencia e elaboración das actividades da avaliación continua; en caso contrario, os alumnos terán como nota global a obtida no exame final exclusivamente. A cualificación será de SUSPENSO se o/a alumno/a non obten unha cualificación igual ou superior a 5.0 entre as tarefas de avaliación continua e o exame final.

A cualificación final do alumno non será en ningún caso inferior á do exame final nin á obtida ponderándoa coa avaliación continua.

Para o caso de realización fraudulenta das actividades incluídas na avaliación continua e/ou do exame final, será de aplicación a Normativa para a avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión de cualificacións.

A cualificación será de "Non presentado" só no caso de que o alumno/a non se presente ao exame final da materia e de acordo coas disposicions da normativa de permanencia nas titulacións de grao e posgrao vixente na USC.

Segunda oportunidade

Para a avaliación global realtiva á segunda oportunidade (mes de xullo), manterase a cualificación obtida na avaliación continuada (de ser efectiva) así como as partes do exame final nas que se obteña unha cualificación mínima de 7.

TRABALLO PRESENCIAL NO AULA
Clases de pizarra expositivas 32 h
Clases de pizarra interactivas 24 h.
Titorías en grupos reducidos ou individualizadas 4 h
Total horas traballo presencial na aula 60 h (10h presenciales/ECTS)

TRABALLO PERSOAL DO ALUMNO
Estudo autónomo individual ou en grupo 75 h
Escritura de exercicios, outros traballos 15 h
Total horas traballo personl do alumno/a 90 h

Ínstase ao alumna/o a que curse previamente as materias de Física Xeral I e II, Métodos Matemáticos I-IV.

As titorías poderán ser presenciais ou telemáticas, requirirán de cita previa.