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TERMODINÁMICA QUÍMICA

Curso 2018/2019 Subject code61032020

TERMODINÁMICA QUÍMICA

METODOLOGÍA

 

En esta asignatura se hace especial énfasis en el razonamiento teórico. Puesto que la Matemática, además de lenguaje objetivo, es el nexo que perdura en las ciencias de la Naturaleza, se requiere familiaridad con aspectos matemáticos básicos y desarrollar destreza en los cálculos. No obstante, se procura que sólo sea necesario memorizar el menor número de fórmulas posible.

La herramienta básica de este curso es el texto base, especialmente diseñado para acometer la tarea del autoestudio y que contiene el desarrollo completo del programa. Asimismo, incluye ejercicios ilustrativos de los conceptos y problemas de aplicación, todos ellos completamente resueltos. La utilización continua de este material escrito es decisiva para lograr los objetivos de aprendizaje y alcanzar las competencias reseñadas anteriormente.

El programa se ha diseñado para que contenga aquello que un químico debe estar en condiciones de conocer y manejar en el ejercicio de su profesión. Sin embargo, el objetivo de este curso no es sólo presentar unos contenidos al estudiante, sino fundamentalmente modelar a éste, potenciando su hábito de razonar mediante la ejercitación de secuencias lógico-deductivas que permitan el transito generalización-particularización en uno y otro sentido. Para alcanzar las metas anteriores, pueden establecerse las tres etapas siguientes:

  • Adquisición de información.

Se introducen los conceptos y contenidos básicos que definen el perfil de la Termodinámica; nótese, asimismo, que el acceso a internet permite acceder tanto a fuentes originales, como a bibliografía especializada y disponer de prácticamente toda la información que se precise.

  • Estructuración de contenidos.

A partir de ejemplos de la vida cotidiana, puede razonarse sobre imágenes fácilmente visualizables (para ello el empleo de los medios audiovisuales supone una excelente ayuda), traduciendo lo intuitivo al lenguaje formal; lo anterior configura una actividad pre-matemática, en la cual se establecen relaciones formales mediante la inserción de particularidades en la generalidad, la introducción de reglas de inferencia y la consideración de casos particulares. Así, a medida que el estudiante se encuentra frente a nuevos fenómenos, puede estructurar nuevas pautas de pensamiento plasmadas en un formalismo en el que insertar la información adquirida.

  • Ejercitación

Para que la estructuración de contenidos pueda realizarse de modo satisfactorio, es imprescindible la realización de ejercicios que completen las clases teóricas. A este respecto, no está de más recordar que durante muchos años existió una limitación seria, para llevar a cabo los cálculos numéricos asociados a la resolución de problemas químicos con un grado mediano de realismo; en consecuencia, los únicos problemas propuestos al estudiante consistían eran casos idealizados, que poco (o nada) tenían que ver con la realidad a la que habría de enfrentarse posteriormente en el ejercicio de su profesión. Afortunadamente, los medios informáticos hoy disponibles permiten plantear en el curso problemas que antaño podían catalogarse como “temas de investigación”.

En el caso de la Termodinámica Química, así como en el de otras muchas asignaturas vinculadas a la Química y a la Física, todo lo anterior se plasma en el empleo de una notación escrita específica, que en términos familiares podemos denominar “lenguaje de las fórmulas”. Muchas veces, los aspectos relacionados con el papel de la Matemática en las asignaturas relacionadas con la Química ha sido objeto de agrias polémicas; para tranquilidad de los que cursen este curso, aunque la Matemática es una herramienta imprescindible, se ha procurado reducir al mínimo su papel y se recomienda al estudiante no perderse en un fárrago de fórmulas (la Termodinámica no es una selva de derivadas parciales).

Por lo que hace referencia a la metodología de estudio, se recomienda tener en cuenta los puntos siguientes:

  • Efectuar una primera lectura del tema en su conjunto, sin profundizar en detalles del formalismo matemático, extrayendo las ideas físicas sobre las que se construyen los razonamientos.
  • En una segunda etapa, se procederá a un estudio más detallado, deduciendo las expresiones matemáticas y procurando realizar los ejercicios intercalados en el texto.
  • Conviene realizar los ejercicios de autoevaluación (sin acudir de inmediato a las soluciones que se dan al final del libro), anotando las "lagunas" de conocimiento que puedan apreciarse.
  • No hay que intentar memorizar todas las expresiones matemáticas. Se pretende que el estudiante adquiera destreza y agilidad en la manipulación y cálculo, pero no que memorice todo (en su caso, las expresiones complejas se facilitan en el examen).

Independientemente de los problemas de asimilación global de los aspectos conceptuales básicos, hay quehaceres de carácter rutinario que, caso de no cuidarse adecuadamente, pueden arruinar  los resultados del aprendizaje; a este respecto pueden mencionarse las dos patologías siguientes:

  • Falta de destreza en los cálculos.
  • Manejo incorrecto de las unidades.

Los errores en que se ponen de manifiesto los defectos que acaban de mencionarse suelen tener sus origen en una falta de ejercitación y únicamente se corrigen realizando un buen número de problemas. Independientemente del número de veces que se repita un problema, es importante proceder según una estrategia cuyos puntos fundamentales son proceder de forma ordenada y sistemática; por supuesto, no todas las personas poseen el mismo nivel de la cualidad del orden, pero incluso a nivel intuitivo se percibe la imposibilidad de extraer conclusiones razonables de una hoja donde números y formas se mezclan de forma caótica. En tal sentido, a la hora de resolver un problema no conviene trabajar con números desde el principio, ya que una de las destrezas que debe adquirir el estudiante de Termodinámica Química es manejar el lenguaje de las fórmulas y no introducir valores numéricos hasta el último momento. A efectos prácticos, se sugiere la praxis siguiente:

  • Operar con ecuaciones.
  • No introducir valores numéricos hasta el último momento.
  • Escribir junto a cada valor numérico sus correspondientes unidades.
  • Sólo es preciso recordar, o saber deducir, un número reducido de fórmulas básicas; entre ellas se resaltan especialmente:
    • Definición de coeficiente de dilatación cúbica, coeficiente de aumento de presión y coeficiente de compresibilidad isoterma.
    • Definición de las capacidades caloríficas CP y CV.
    • Derivada de la energía interna con respecto al volumen.
    • Derivadas de la entropía.
    • Definición de la entropía, función de Helmholtz y función de Gibbs.
    • Relaciones de Maxwell.
    • Definición de propiedad molar parcial.
    • Relación entre potencial químico y función actividad.
    • Definición de magnitud de reacción.
    • Las diversas expresiones de la constante de equilibrio.

En definitiva, se trata de razonar mediante fórmulas generales que conduzcan a resultados generales, de tal modo que baste sustituir los valores numéricos particulares para que tales resultados sean válidos para casos diferentes.

Los cuestionarios de examen se proponen para potenciar la capacidad de razonamiento y no pueden cumplimentarse como patrones fijos, que sólo sirvan para mimetizar lo ya visto o para una repetición acrítica. Un problema puede plantearse desde diferentes posiciones de partida y siempre cabe matizar una respuesta. Por consiguiente, a efectos de evaluación es muy importante exponer de forma razonada cómo se ha procedido a la solución, aunque tampoco se pueden ignorar que, el hoy estudiante, mañana podría tener que realizar cálculos numéricos, que de no ser correctos podrían poner en peligro la seguridad de personas e instalaciones. 

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