FÍSICA FLUIDOS Y TERMODINÁMICA

Los sistemas termodinámicos y los sistemas que involucran fluidos están presentes en una gran cantidad de aplicaciones tecnológicas y se presentan de forma natural en muchos sistemas físicos y químicos presentes en los procesos de regulación del medio ambiente. La comprensión, análisis y aplicación correcta de estos procesos en diferentes áreas hace necesario que el ingeniero maneje con claridad los conceptos básicos relacionados con los fluidos y con los procesos termodinámicos que se imparten en esta asignatura, ya que esto proporciona le proporciona al ingeniero las bases necesarias para abordar y solucionar diferentes problemas aplicados de la física y la ingeniería. 
 

Temas

Subtemas a desarrollar

INTRODUCCION A LOS FLUIDOS

 

Estados de la materia

Densidad, volumen, temperatura y presión

Unidades y conversiones

 

Laboratorio

 

Medir masa y volumen de solidos regulares.

 

T.E Fluidos Newtonianos, Estado Plasma.

 

ESTÁTICA DE FLUIDOS

 

 

Deducción del modelo de presión hidrostática.

Presión atmosférica

Medidores de presión

Ley de Pascal

Fuerzas de flotación y principio de Arquímedes

 

Laboratorio

 

Ley de Pascal, Manómetros

 

T.E Prensas hidraúlica, Elevadores hidráulicos, Turbinas hidraúlicas. Tipos y funcionamiento de manómetros.

 

 

APLICACIONES DE LA ESTÁTICA DE FLUIDOS

 

Cuerpos sumergidos total y parcialmente

Fuerzas sobre superficies sumergidas

Prensa Hidráulica

 

Laboratorio

 

Principio de Arquimedes

 

T.E Boyas de mar, Flotadores en tanques de gasolina y sanitarios. Fuerza de empuje sobre barcos.

 

 

DINÁMICA DE FLUIDOS

 

 

Tipos de flujos

Líneas de corriente

Ecuación de Continuidad y aplicaciones

Ecuación de Bernoulli  y aplicaciones

Aproximación a los fluidos reales:

Flujo Viscoso

Ecuación de Hagen-Poiseuille

Turbulencia y Número de Reynolds.

 

Laboratorio

Tubo de Venturi

 

 

T.E Perdidas de carga en presas hidráulicas. Turbulencia en la combustión en los motores. Aerodinámica en los automóviles.

 

 

INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA

 

Origen de la termodinámica

Conceptos fundamentales

Temperatura y medición de la temperaturra

Sistemas termodinámicos y tipos

Estados termodinámicos

Equilibrio termodinámico

Procesos y ciclos termodinámicos

Analogía entre un sistema mecánico y un sistema termodinámico

Tipos de energía desde el punto de vista termodinámico.

 

Laboratorio

 

Temperatura y escalas de temperatura.

 

T.E Ciclo del agua, Temperaturas de combustión en los automóviles. Zona de inversión térmica.

 

 

TEMPERATURA, DILATACIÓN TÉRMICA Y CALOR

 

Ley cero de la termodinámica

Dilatación térmica

Equivalente mecánico de calor

Calor específico en sólidos y líquidos

Capacidad calorífica en gases

Cambios de fase y estado.

Calor latente

Calorimetría

 

Laboratorio

 

Calorimetría

 

T.E Juntas térmicas, dilataciones en instalaciones de gaseoductos y yacimientos geotérmicos, cintas bimetálicas.

 

 

ECUACIÓN DE ESTADO DE LOS GASES IDEALES

 

Teoría cinética de los gases ideales

Ley de gases ideales

Trabajo efectuado sobre un gas ideal

Energía interna

Fuerzas intermoleculares y la ecuación de estado de Van der Waals

 

Laboratorio

 

Simulación de Física

 

T.E Gases no ideales, Gases de efecto invernadero, Niebla térmica.

 

 

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

 

 

Trabajo termodinámico.

Procesos termodinámicos.

Diagramas Presión-Volumen.

Aplicaciones de la primera ley en procesos (isocóricos, isobáricos, isotérmicos, adiabáticos).

Balance de energía en sistemas cerrados (Primera Ley).

Calor específico para gases a presión y volumen constante

Laboratorio

 

Simulaciones de física

 

T.E Métodos experimentales para medir el calor específico en los sólidos, líquidos y gases.

 

 

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

 

 

Ciclo de Carnot.

Principios de los ciclos Otto y Diesel.

Entropía y procesos reversibles e irreversibles 

Laboratorio

 

Simulaciones de física

 

T.E Ciclos utilizado en plantas térmicas y yacimientos térmicos. Ciclo Otto y Diesel Real.