Identifying Data

2021/22

Subject (*)

Thermodynamics: Equilibrium and Phases

Code

610G04018

Study programme

Grao en Nanociencia e Nanotecnoloxía

Descriptors

Cycle

Period

Year

Type

Credits

Graduate

2nd four-month period

Second

Obligatory

Language

Spanish

Teaching method

Face-to-face

Prerequisites

Department

Química

Coordinador

Sastre De Vicente, Manuel Esteban

E-mail

manuel.sastre@udc.es

Lecturers

Sastre De Vicente, Manuel Esteban

E-mail

manuel.sastre@udc.es

Web

General description

Descríbense os principios e aplicacións fisicoquímicas básicas propias da formulación termodínámica clásica necesarios para abordar o estudo e comprensión do efecto do tamaño do sistema termodinámico sobre as súas propiedades. Asemade, preténdese encadrar conceptualmente o estudo da Nanotermodinámica e os sistemas nanoscópicos.

Contingency plan

2. Metodoloxías. Ao tratarse dunha materia do segundo cuadrimestre pódense dar tres situacións diferentes: (A) docencia presencial total, si o acceso ao centro estivera permitido en horario e aforo sen restricións; (B) docencia presencial híbrida, si o acceso ao centro estivera restrinxido en horario e aforo; (C) docencia non presencial, si o acceso ao centro estivera totalmente prohibido. Neste último caso (C), a docencia sería totalmente non presencial. * Metodoloxías docente que se manteñen. Na situación (A) mantéñense todas. * Metodoloxías docentes que se modifican. Na situación (B) as clases maxistrais impartiranse de xeito presencial rotatorio (aforo presencial limitado), ao mesmo tempo que se retransmiten as clases síncronamente mediante MS Teams; os grupos reducidos seguirían a ser presenciais e as prácticas seguirían a ser presenciais, mais haberá que controlar o aforo do laboratorio, podendo ser necesario impartir parte das prácticas online con materiais creados polos profesores. Na situación (C), clases maxistrais, grupos reducidos e prácticas desenvolveranse totalmente online. 3. Mecanismos de atención personalizada ao alumnado. Correo electrónico, titorías por Teams e foros en Moodle, con atención diaria no caso de correo electrónico e foros, e previa petición do alumnado no caso das titorías por Teams. 4. Modificacións na avaliación. Nas situacións (A) e (B), non se modifica nada, a proba mixta será presencial. Na situación (C), a avaliación será non presencial online. *Observación de avaliación: en todas a situacións manténense as mesmas que figuran na guía docente. 5. Modificacións da bibliografía ou webgrafía. Na situacións (A) e (B) ningunha; na situación (C), engadiranse en moodle enlaces a libros dispoñibles en formato electrónico que puideran ser de libre acceso para todos os estudantes. ADAPTACIÓN NO CASO DE SUPERARSE O AFORO DAS AULAS/LABORATORIOS ASIGNADOS PARA A DOCENCIA PRESENCIAL. De existiren problemas de aforo nos espazos asignados para a realización das actividades presenciais, reservaranse espazos adicionais para que o estudantado poda seguir as actividades a través da plataforma Teams.

Study programme competencies

Code	Study programme competences
A1	CE1 - Comprender los conceptos, principios, teorías y hechos fundamentales relacionados con la Nanociencia y Nanotecnología.
A2	CE2 - Aplicar los conceptos, principios, teorías y hechos fundamentales relacionados con la Nanociencia y Nanotecnología a la resolución de problemas de naturaleza cuantitativa o cualitativa.
A3	CE3 - Reconocer y analizar problemas físicos, químicos, matemáticos, biológicos en el ámbito de la Nanociencia y Nanotecnología, así como plantear respuestas o trabajos adecuados para su resolución, incluyendo el uso de fuentes bibliográficas.
A7	CE7 - Interpretar los datos obtenidos mediante medidas experimentales y simulaciones, incluyendo el uso de herramientas informáticas, identificar su significado y relacionarlos con las teorías químicas, físicas o biológicas apropiadas.
B2	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
B3	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
B6	CG1 - Aprender a aprender
B7	CG2 - Resolver problemas de forma efectiva.
B8	CG3 - Aplicar un pensamiento crítico, lógico y creativo.
C1	CT1 - Expresarse correctamente, tanto de forma oral coma escrita, en las lenguas oficiales de la comunidad autónoma
C4	CT4 - Desarrollarse para el ejercicio de una ciudadanía respetuosa con la cultura democrática, los derechos humanos y la perspectiva de género

Learning aims

Learning outcomes	Study programme competences
Comprender os principios da Termodinámica e ser capaz de aplicalos.	A1 A2 A3 A7	B2 B3 B6 B7 B8	C1 C4
Comprender a condición de equilibrio e ser capaz de aplicala	A1 A2 A3	B2 B6 B7 B8	C1 C4
Ser capaz de realizar cálculos termodinámicos básicos.	A1 A2 A3	B2 B3 B6 B7 B8	C1 C4
Entender os equilibrios de fase e ser capaz de empregalos para resolver problemas sinxelos.	A1 A2 A3 A7	B2 B3 B6 B7 B8	C1 C4
Comprender os fundamentos da Termodinámica de superficies.	A1 A2 A3 A7	B2 B3 B6 B7 B8	C1 C4

Contents

Topic	Sub-topic
Tema 1.- Conceptos básicos	1.1.- Obxeto e limitacións da Termodinámica. 1.2.-Sistemas e estados termodinámicos. 1.3.-Variables termodinámicas. 1.4.-Procesos reversibles e irreversibles. 1.5.-Nanotermodinámica
Tema 2.-Principios da Termodinámica.	2.1.-Principio da conservación da enerxía. Primeiro principio da termodinámica. Enerxía interna e entalpía. 2.2.-Propiedades enerxéticas dun sistema termodinámico. Coeficientes calorimétricos e capacidades caloríficas. 2.3.-Limitacións do Primeiro principio. 2.4.-Formulación do Segundo principio. A función do estado entropía. Desigualdade de Clausius. Cambios de entropía en sistemas pechados e illados. Produción de entropía. 2.5.-Ecuacóns Tds. 2.6.-Terceiro principio da Termodinámica. Postulado de Nernst. Entropías absolutas
Tema 3. Potenciais termodinámicos e evolución evolución de sistemas temodinámicos.	3.1.-Principios de máximo e mínimo na natureza. 3.2.-Enerxía de Hemholtz e traballo máximo. 3.3.-Enerxía de Gibbs e traballo útil. 3.4.-Relacións termodinámicas xerais: Ecuación de Gibbs-Duhem. Ecuación de Hemholtz. Ecuación de Gibbs-Hemholtz. 3.5.-Termodinámica de sistemas de composición variable. Concepto de potencial químico. 3.6.- Potencial químico de gases ideais e reais. Concepto de fugacidade. 3.7.-Magnitudes molares parciais. 3.8.-Condicións de equilibrio material. Equilibrio de fases e equilibrio químico.
Tema 4. Equilibrio de fase.	4.1.-Equilibrios de fase en sistemas dun compoñente. Regra das fases. Ecuación de Clapeyron e Clausius-Clapeyron. Diagramas de fase. 4.2.-Equilibrios de fase en sistemas de dous componentes. Disolucións ideais e reais. Concepto de actividade. Solubilidade e otras propiedades. 4.3.- Outros equilibrios de fase
Tema 5. Termodinámica e tamaño do sistema: superficies e sistemas de “pequeño tamaño”.	5.1.-Tensión superficial. Ecuación de Laplace. Ascenso capilar. Ángulo de contacto. 5.2.-Propiedades termodinámicas e tamaño. Solubilidade, Temperatura de fusión, Nucleación… 5.3.-Nanotermodinámica. Formulación de Hill da ecuación xeral da Termodinámica (ecuación de Gibbs).
Tema 6. Introdución á Termodinámicva de procesos irreversibles.	6.1.-Produción de entropía. 6.2.-Forzas e fluxos xeralizados. Termodinámica lineal e non lineal. 6.3.-Procesos de transmisión de calor: condución, convección e radiación.

Planning

Methodologies / tests	Competencies	Ordinary class hours	Student’s personal work hours	Total hours
Problem solving	A1 A2 A3 A7 B2 B3 B6 B7 B8 C4 C1	16	30.4	46.4
Mixed objective/subjective test	A1 A2 A3 A7 B2 B3 B6 B7 B8 C4 C1	3	0	3
Document analysis	A1 A2 A3 A7 B2 B3 B6 B7 B8 C4 C1	0.6	1	1.6
Guest lecture / keynote speech	A1 A2 A3 A7 B2 B3 B6 B8 C4 C1	32	64	96

Personalized attention		3	0	3

(*)The information in the planning table is for guidance only and does not take into account the heterogeneity of the students.

Methodologies

Methodologies	Description
Problem solving	Os seminarios de problemas adicaranse a reforzar a comprensión dos contidos impartidos nas sesión maxistrais mediante a resolución de cuestións e problemas numéricos. Parte das cuestión/problemas resoltos poderán versar sobre artigos de investigación/divulgación directamente relacionados cos contidos da materia. Ditos artigos daránselles para a súa lectura a todos os estudantes do curso a través de Moodle, correo electrónico.
Mixed objective/subjective test	Pode integrar distintos tipos de cuestión e/ou problemas: test, opción múltiple, ordenación, resposta breve, de discriminación, de completar ou de asociar. Realizaranse dúas probas durante o curso, as cales virán sinaladas no calendario. Nas dúas primeiras probas, unha das preguntas/cuestión poderá tratar a temática analizada nalgún dos artigos de divulgación/investigación que se entregara ao alumnado nos seminarios de problemas como fonte document
Document analysis	Darase aos alumnos/as as claves necesarias para a búsqueda ,lectura e interpretación axeitada de distintos artigos de investigación/divulgación no ámbito da Termodinámica.
Guest lecture / keynote speech	Descríbense os alicerces e contidos fundamentais da asignatura.

Personalized attention

Methodologies

Problem solving

Document analysis

Description

Recoméndase ao alumado que resolva todas as súas dúbidas contactando co profesor/a a través de titoría, correo electrónico. Os alumnos/as a tempo parcial ou con dispensa académica dispoñerán de titorías presenciais ou por correo electrónico sempre que o necesiten

Assessment

Methodologies

Competencies

Description

Qualification

Mixed objective/subjective test

A1 A2 A3 A7 B2 B3 B6 B7 B8 C4 C1

Realizaranse dúas probas:
A primeira delas será parcial con valor dun 30% da nota final.
A segunda será o exame final sobre toda a materia , haberá de obterse unha puntuación superior a 4 sobre 10 e ponderará un 70%.

Document analysis

A1 A2 A3 A7 B2 B3 B6 B7 B8 C4 C1

O alumno/a entregará, ao longo do curso, un resume que sintetice os aspectos máis relevantes do artigo/s lido/s que previamente terán sido entregados con tempo suficiente e indicacións precisas para a súa lectura.

Assessment comments

O
alumnado a tempo parcial ou con dispensa académica dispoñerán de titorías
presenciais ou por correo electrónico sempre que o necesiten.

Sources of information

Basic	(). . LEVINE ,I N (). Fisicoquímica (distintas ediciones). Mc Graw Hill

Complementary	(). . TERRELL L.HILL (2001). A different Approach to Nanothermodynamics. Nano Lett , 1:273-275 AGUILAR PERIS (1981). CURSO DE TERMODINÁMICA. ALHAMBRA DENBIGH K (1985). EQUILIBRIO QUÍMICO. AC KONDEPUDI DILIP (2008-2014). INTRODUCTION TO MODERN THERMODYNAMICS. WILEY TERRELL L.HILL (2001). Perspective:Nanothermodynamics. Nano Lett , 1:111-112 ATKINS P.W (). QUÍMICA-FÍSICA (distintas ediciones). CALLEN H.B (1981). TERMODINÁMICA. AC TERRELL L.HILL (1994). THERMODYNAMICS OF SMALL SYSTEMS. DOVER

Recommendations

Subjects that it is recommended to have taken before

Chemistry: Equilibrium and Change/610G04008

Fundamentals of Mathematics/610G04001

Physics: Mechanics and Waves/610G04002

Subjects that are recommended to be taken simultaneously

Subjects that continue the syllabus

Surface Science/610G04021

Other comments

(*)The teaching guide is the document in which the URV publishes the information about all its courses. It is a public document and cannot be modified. Only in exceptional cases can it be revised by the competent agent or duly revised so that it is in line with current legislation.