Termodinamika Aplikatua Ingeniaritza Kimikoa Graduko 2. mailako eta 1. lauhilabeteko nahitaezko irakasgaia da. Irakasgai honetarako ikasleak aurretik Fisika, Kimika eta Matematikaren ezagutza sinpleak eduki ditzan lagungarria da, Graduaren 1. mailan irakasten direnak, hain zuzen.

Termodinamika Aplikatua irakasgaia hurrengo aspektuetara bideratzen da: i) beroaren eta lanaren kalkulua prozesu fisikoetan eta kimikoetan; ii) lege termodinamikoen aplikazioa sustantzia puruetan, sistema osagaianitzetan, faseen arteko orekan eta oreka kimikoan. Hasieran osagai bakar bat duten sistema sinpleak aztertzen dira ikuspuntu termodinamikotik. Ondoren, Ingeniaritza Kimikoan ohikoenak diren sistema konplexu osagaianitzak ikasten dira.

Ingeniaritza Kimikoa Graduaren beste irakasgaietarako, eta bai eta ekipoak eta instalazioak diseinatzeko (erreaktore kimikoak, bereizketa-eragiketak, e.a.) ezinbestekoak diren kontzeptuak eta propietate termodinamikoak ikasten dira: beroa, lana, barne energia, entalpia, Gibbs-en energia, oreka fisikoa eta kimikoa, eta oreka-konposizioa, besteak beste.



Irakasgai honen deskriptoreak hurrengoak dira:

Magnitude termodinamikoak. Lehenengo printzipioa. Jariakin puruen propietate bolumetrikoak. Beroa eta termodinamikoa. Bigarren eta hirugarren printzipioak. Jariakinen propietate termodinamikoak. Energiaren ekoizpena beroaren bidez. Sistema osagaianitzen termodinamika. Faseen arteko oreka. Oreka kimikoa.

Gaitasun espezifikoak:

- Ingeniaritza Kimikorako beharrezkoak diren aldagai eta kontzeptu termodinamikoak ezagutzea.

- Termodinamikaren printzipioak deduzitzea, ulertzea eta substantzia puruen eta nahasteen ikasketan aplikatzea.

- Aldagai termodinamikoen ezagutzea eta kalkulatzea, metodo desberdinen bidez: PVT datuak, egoera-ekuazioak, korrelazioak, diagrama eta taula termodinamikoak.

- Substantzia puruen, nahasteen, faseen orekaren eta oreka kimikoaren ikasketan lege termodinamikoak erabiltzea.

- Prozesu fisikoetan eta kimikoetan behar den beroa eta lana kalkulatzea.

- Sistema osagaianitzen termodinamika ezagutzea, sistema hauen oreka fisikoan eta kimikoan aplikatuz.



Zeharkako gaitasunak:

- Irakaskuntzarako komunikaziorako eta informaziorako teknologiak menperatzea. Datu-baseen eta informazio-iturriak erabiltzea. Ahozko aurkezpenetako tresnak eta programa informatikoak menperatzea.

- Lorturiko ezaguerak, emaitzak eta trebetasunak idatziz eta ahoz komunikatzea eta jakinaraztea.

- Arlo industrialean sortzen diren arazoei modu argian eta etikoan erantzuna ematea.



Aurreko gaitasunak behin lortuta, ikasleak Ingeniaritza Kimikoa Graduaren beste irakasgaietan eta lan-munduan ezinbestekoak diren kontzeptu termodinamikoak menperatzeko gai izango da. Termodinamika Aplikatua irakasgaia ezinbestekoa da Graduaren hurrengo irakasgaietarako:

2. mailan: Prozesu Kimikoen Zinetika, Bero Transmisioa, Esperimentazioa Ingeniaritza Kimikoan I.

3. mailan: Bereizketa Prozesuak, Erreaktoreen Diseinua, Materia Transferentzia, Prozesuen eta Produktuen Ingeniaritza.

4. mailan: Energiaren Ingeniaritza.

Irakasgai hau behin gainditua, ikaslea edozein prozesu fisikoa ikuspuntu termodinamikotik ulertzeko eta disenaitzeko gai izango da, sistema idealen eta ez idealen propietate termodinamikoak kalkulatuz. Gainera, ikaslea edozein sistema kimikoaren oreka-konposizioa kalkulatzeko gai izango da, eta bai eta tenperaturak eta presioak erreakzio kimikoaren orekan duten eragina aztertzeko ere.

1. GAIA. TERMODINAMIKAREN SARRERA

Termodinamikaren helburuak. Oinarrizko magnitudeak eta magnitude deribatuak. Dimentsioak eta unitateak. Oreka funtzioen propietateak. Magnitude termodinamikoak: indarra, presioa, tenperatura, bolumena, lana, energia eta beroa.

2. GAIA. TERMODINAMIKAREN LEHENENGO PRINTZIPIOA. BESTE OINARRIZKO KONTZEPTUAK

Joule-ren saiakuntzak. Barne-energia. Termodinamikaren lehenengo printzipioa. Egoera termodinamikoa eta egoera-funtzioak. Entalpia. Fluxu jarraia duten eta egoera egonkorrean dauden prozesuak. Oreka. Faseen erregela. Prozesu itzulgarriak eta itzulezinak. P eta V konstantepean egindako prozesuak. Bero-ahalmena.

3. GAIA. JARIAKIN PURUEN PROPIETATE BOLUMETRIKOAK

Substantzia puruen PVT portaera. Birial-ekuazioak. Gas ideala: prozesu isokorikoa, isobarikoa, isotermikoa, adiabatiko itzulgarria eta politropikoa. Egoera-ekuazio kubikoak: Van der Waals-en eta Redlich-Kwong-en egoera-ekuazioak. Beste egoera-ekuazio kubikoak. Gasetarako korrelazio generalizatuak.

4. GAIA. BEROA ETA TERMODINAMIKA

Bero sentsiblea. Substantzia puruaren bero sorra. Erreakzio-bero estandarra. Formazio-bero estandarra. Errekuntza-bero estandarra. Erreakzio-bero estandarrak tenperaturarekin duen menpekotasuna. Efektu kalorifikoak industri-erreakzioetan.

5. GAIA. TERMODINAMIKAREN BIGARREN ETA HIRUGARREN PRINTZIPIOAK

Termodinamikaren bigarren printzipioa. Makina termikoak. Gas idealaren Carnot-en zikloa. Entropia. Gas idealaren entropia-aldaketa. Bigarren printzipioaren enuntziatu matematikoa. Termodinamikaren hirugarren printzipioa.

6. GAIA. JARIAKINEN PROPIETATE TERMODINAMIKOAK

Propietateen arteko erlazioak fase homogeneoetarako. Propietate erresidualak. Sistema bifasikoak. Diagrama termodinamikoak. Propietate termodinamikoen taulak. Fluxu-prozesuen termodinamika.

7. GAIA. ENERGIAREN EKOIZPENA BEROAREN BIDEZ. HOZTEA

Energiaren ekoizpena beroaren bidez. Baporearen energia-planta. Hozte-makinak. Carnot-en hozte-makina. Baporearen konpresio-zikloa.

8. GAIA. DISOLUZIOEN TERMODINAMIKA

Oinarrizko propietateen arteko erlazioa. Potentzial kimikoa, faseen arteko orekaren irizpidea. Propietate partzialak. Gas idealen nahasteak. Fugazitatea eta fugazitate-koefizientea espezie puruetarako eta sistema osagaianitzetarako. Disoluzio ideala. Gehiegizko propietateak. Aktibitate-koefizientea.

9. GAIA. FASEEN ARTEKO OREKA

Oreka eta egonkortasuna. Likido-bapore (LB) oreka. LB orekaren ekuazioak. Sistema bitarren LB oreka, fase likidoaren portaera ideala eta ez ideala izanik. Likido-likido oreka. Bapore-likido-likido oreka. Solido-likido oreka. Solido-bapore oreka. Sistema osagaianitzak.

10. GAIA. OREKA KIMIKOA

Erreakzioaren gertatze-maila. Oreka-baldintzen aplikazioa erreakzio kimikoetan. Gibbs-en energia estandarraren aldaketa eta oreka-konstantea. Tenperaturaren eragina oreka-konstantean. Oreka-konbertsioa erreakzio sinpleetan. Oreka-konstantearen eta konposizioaren arteko erlazioa.

Irakaskuntza-iharduera mota presentzialak:

Klase teorikoak (M) (20 ordu presentzialak). Irakasleak gai bakoitzaren helburuak eta kontzeptu termodinamikoak aurkezten ditu. Kontzeptuak ondo ulertzeko eta aplikatzeko informazioa, bibliografia eta dokumentazioa ematen ditu. Kontzeptuak hobeto barneratzeko ikasleak apunteak hartzen ditu eta gai bakoitzaren prestakuntza antolatzen du. Klase teoriko hauetan ikaslearen jarrera egokia eta parte hartzea (adibidez, irakasleak egindako galderak erantzuten edo zalantzak argitzen) kontuan hartuko dira irakasgaia ebaluatzeko.

Klase praktikoak (Ariketak, GA) (30 ordu presentzialak). Irakasleak ariketak eta lanak aukeratzen ditu, klasean emandako kontzeptu termodinamikoak ikasleak hobeto uler ditzan. Ondoren, irakasleak ariketarik garrantzitsuenak (eredu gisa aukeraturikoak) ebazten ditu klasean. Ariketa gehigarriak ikasleak ebazten ditu, bakarrik edo talde txikian. Ikasleak aukeraturiko ariketa gehiagarri irakaslearen laguntzaz eta gainbegiraketaz ebazten ditu.

Mintegiak (S) (10 ordu presentzialak). Aspektu termodinamikoak hobeto ulertzeko, dudak argitzen dira eta galderak planteatzen dira. Taldeari lanak proposatzen zaizkio. Irakasleak lorturiko emaitzak azaltzen ditu eta horien analisia moderatzen du. Ikaslearen parte hartzea, jarrera egokia edukitzea, interesa, eta tutoretza-orduen probetxua kontuan hartuko dira ere bai mintegi hauek ebaluatzeko.



Irakaskuntza-iharduera mota ez presentzialak:

- Klase teorikoak, praktikoak eta baliabide bibliografikoak erabiliz, etxean edo bibliotekan lana (banan-banan edo taldeka) egitea. Gai bakoitzaren oinarrizko kontzeptuak ulertzea eta aplikatzea.

- Klase praktikoetan, mintegietan eta plataforma informatikoan sorturiko galderak erantzutea. Ingeniari kimiko formatzeko ezaguerak lortzea eta aplikazio praktikoetan aplikatzea.

- Bibliografia (batez ere, proposaturikoa) erabiltzea, klasean emandako kontzeptu teorikoak eta praktikoak ulertzeko eta garatzeko. Bibliografia erabiltzean ikasleak trebetasunak hartzen ditu, aspektu sekundarioen eta oinarrizkoen artean desberdintzeko (sintesi eta analisi-gaitasuna).

Arduraldi ez presentziala: 90 ordu, 6 ordu/aste, 1.2 ordu/egun

• Ebaluazio Jarraituaren Sistema
• Azken Ebaluazioaren Sistema
• Kalifikazioko tresnak eta ehunekoak:
  • Garatu beharreko proba idatzia (%): 50
  • Praktikak egitea (ariketak, kasuak edo buruketak) (%): 50

Ohiko deialdian hurrengo bi ebaluazio-aukera daude: Etengabeko ebaluazioa eta azken ebaluazioa. Etengabeko ebaluazioa aukeratzea gomendatzen da.



A) ETENGABEKO EBALUAZIOA

Etengabeko ebaluazioan hurrengo tareak egin behar dira:

- Galdetegien eta ariketen ebazpenak (banan banan edo talde txikian). Banako eta taldeko aurkezpenak eta lanak. Azterketa laburrak/partzialak (eduki teorikoak eta ariketak). Mintegietan parte hartzea. Plataforma informatikoa erabiltzea. Jarrera egokia eta tutoretza-orduen probetxua. Iharduera hauek amaierako notaren % 50a balio dute. Gutxieneko nota: 4.

- Proba finala azterketa deialdirako ezarritako data ofizialean. Proba hau irakasgaian emandako edukiei (eduki teorikoei eta praktikoei) buruzkoa da, eta amaierako notaren % 50a da. Gutxieneko nota: 4.

Irakasgaia gainditzeko, 5 puntuko batezbesteko nota lortu behar da.

Etengabeko ebaluazioan hurrengo aspektuak hartzen dira kontuan: Azalpenen argitasuna eta erantzun egokiak egitea. Galdera teorikoetan eta praktikoetan erantzun zehatzak eta originalak ematea. Ariketen ebazpenean kontzeptu teoriko egokiak erabiltzea. Ariketaren emaitzaren egokitasuna. Galdetegien eta ariketen ebazpenean erabilitako prozedura aproposa erabiltzea. Aurkezpenen argitasuna, formatua eta edukia. Irakaskuntza-ekintzetan parte hartzea. Jarrera.



B) AZKEN EBALUAZIOA

Ikasleak eskubidea du azken ebaluazioaren bidez ebaluatua izateko, etengabeko ebaluazioan parte hartu zein ez hartu. Eskubide hori baliatzeko, ikasleak etengabeko ebaluazioari uko egiten diola jasotzen duen idatzi bat aurkeztu beharko dio irakasgaiaren ardura duen irakasleari. Horretarako, 11 asteko epea izango du, ikastegiko eskola egutegian zehaztutakoarekin bat lauhilekoa hasten denetik kontatzen hasita.

Ikasleak azken ebaluazioa aukeratzen badu, irakasgai osoaren azterketa idatzia egin beharko du, azterketa deialdirako ezarritako data ofizialean. Azterketan irakasgai osoaren eduki teorikoak eta praktikoak (ariketak) agertuko dira, irakasgaia gainditzeko gutxieneko nota 5 izanik. Azterketa honetan hurrengo aspektuak hartuko dira kontuan: azalpenen argitasuna eta erantzun egokiak egitea, galdera teorikoetan eta praktikoetan erantzun originalak ematea, eta ebazpenetan prozedura aproposa erabiltzea.



Irakasgai honetan, bai ebaluazio jarraiaren kasuan bai azken ebaluazioaren kasuan, azterketa deialdirako ezarritako data ofizialean proba finalera ez aurkeztea nahikoa izango da azken kalifikazioa aurkezteke izan dadin.

Irakasgaia ohiko deialdian gainditzen ez duten ikasleek, hautatutako ebaluazio sistema gorabehera, eskubidea izango dute ezohiko deialdiko azken ebaluazioko proba osatzen duten azterketa eta jardueretara aurkezteko.

Irakasgaia ezohiko deialdian ebaluatzeko, sistema bakarra azken ebaluazioa izango da eta, beraz, azken ebaluazioko probaren balorea %100 izango da.

Ezohiko deialdiaren probak ikaskuntzaren emaitzak ebaluatu ahal izateko beharrezkoak diren azterketa eta jarduera dira, ohiko deialdian egin den bezala. Ikasleek ikasturtean zehar eskuratutako emaitza positiboak gorde ahal izango dira. Aldiz, ikasturtean zehar egindako etengabeko ebaluazioaren emaitzak negatiboak badira, emaitzak ezin izango dira ezohiko deialdirako mantendu eta deialdi horretan ikasleek kalifikazioaren %100 eskuratu ahal izango dute.



Azterketa deialdirako ezarritako data ofizialean ezohiko probara ez aurkeztea nahikoa izango da kalifikazioa aurkezteke izan dadin.

Taula eta diagrama termodinamikoak.

Oinarrizko bibliografia

Smith J.M., Van Ness H.C., Abbot. M.M., Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química, McGraw Hill, 7. ed., México D.F., 2007.

Gehiago sakontzeko bibliografia

Sandler, S.I., Chemical, Biochemical and Engineering Thermodynamics, Ed. John Wiley and Sons, 4. ed., 2006.
Rodríguez Renuncio, J.A., Ruiz Sánchez, J.J., Urieta Navarro, J.S., Termodinámica Química, Síntesis ed., Madrid, 1998.
Rodríguez Renuncio, J.A., Ruiz Sánchez, J.J., Urieta Navarro, J.S., Problemas Resueltos de Termodinámica Química, Síntesis ed., Madrid, 2000.
Potter, M.C., Somerton, C.W., Termodinámica para Ingenieros, McGraw Hill, Madrid, 2004.
Moran, M.J., Shapiro, H.N., Fundamentals of Engineering Thermodynamics, Ed. John Wiley and Sons, 5. ed., 2004.
Cengel, Y.A., Boles, M.A., Termodinámica, McGraw Hill, 4. ed., México D.F., 2003.
Levenspiel, O., Fundamentos de Termodinámica, Prentice-Hall ed., 1997.
Winnick, J., Chemical Engineering Thermodynamics, John Wiley and Sons ed., 1997.

Aldizkariak

Journal of Chemical Thermodynamics
Journal of Chemical and Engineering Data
Fluid Phase Equilibria
Thermochimica Acta

Web helbideak

http://www.biopsychology.org/apuntes/termodin/termodin.htm (Apuntes de Termodinámica)
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.html (Curso de Termodinámica de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Eibar)
http://www.psigate.ac.uk/newsite/reference/plambeck/chem2/ua102.html (Curso de Termodinámica y Cinética Química de la Universidad de Alberta, Cánada)
http://thermodex.lib.utexas.edu/ (Base de Datos Termodinámicos de la Universidad de Texas)