Q - Química. Unidad que imparte: Curso: Titulación:

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  Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos ECTS: EETAC - Escuela de Ingeniería de Telecomunicación y Aeroespacial de Castelldefels EAB - Departamento de Ingeniería
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Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos ECTS: EETAC - Escuela de Ingeniería de Telecomunicación y Aeroespacial de Castelldefels EAB - Departamento de Ingeniería Agroalimentaria y Biotecnología GRADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS AEROESPACIALES (Plan 2015). (Unidad docente Obligatoria) GRADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS AEROESPACIALES/GRADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN - INGENIERÍA TELEMÁTICA (AGRUPACIÓN DE SIMULTANEÏDAD) (Plan 2015). (Unidad docente Obligatoria) GRADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS AEROESPACIALES/GRADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN (Plan 2015). (Unidad docente Obligatoria) GRADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS AEROESPACIALES/GRADO EN INGENIERÍA TELEMÁTICA (Plan 2015). (Unidad docente Obligatoria) 6 Idiomas docencia: Catalán, Castellano Profesorado Responsable: Otros: Definit a la infoweb de l'assignatura. Definit a la infoweb de l'assignatura. Requisitos La Química de la enseñanza secundaria post-obligatoria. Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: 1. CE 4 AERO. Capacidad para comprender y aplicar los principios de conocimientos básicos de la química general, química orgánica e inorgánica y sus aplicaciones en la ingeniería. (CIN/308/2009, BOE ) Genéricas: 4. USO EFICIENTE DE EQUIPOS E INSTRUMENTACIÓN - Nivel 1: Utilizar correctamente instrumental, equipos y software de los laboratorios de uso general o básicos. Realizar los experimentos y prácticas propuestos y analizar los resultados obtenidos. Transversales: 2. SOSTENIBILIDAD Y COMPROMISO SOCIAL - Nivel 1: Analizar sistémica y críticamente la situación global, atendiendo la sostenibilidad de forma interdisciplinaria así como el desarrollo humano sostenible, y reconocer las implicaciones sociales y ambientales de la actividad profesional del mismo ámbito. 3. TRABAJO EN EQUIPO - Nivel 1: Participar en el trabajo en equipo y colaborar, una vez identificados los objetivos y las responsabilidades colectivas e individuales, y decidir conjuntamente la estrategia que se debe seguir. 1 / 11 Metodologías docentes Las horas de aprendizaje dirigido en grupo grande consisten en dar clases teóricas en las que el profesorado expone el contenido de la materia. Paralelamente, y mediante ejercicios y ejemplos prácticos, intenta motivar e involucrar al estudiantado para que participe activamente en su aprendizaje y para completar los conocimientos explicados en las clases teóricas. El aprendizaje dirigido en grupo pequeño consiste en realizar prácticas de laboratorio, que se hacen generalmente en grupos de dos alumnos. Las prácticas están diseñadas para reforzar los conceptos teóricos y permiten desarrollar habilidades básicas de tipo instrumental en un laboratorio y a la vez reforzar la competencia genérica de trabajo en equipo. En general, después de cada sesión se proponen tareas fuera del aula, como por ejemplo lecturas orientadas y resolución de cuestiones y problemas individuales o en grupo, que se tienen que trabajar y que son la base del aprendizaje guiado y autónomo. Objetivos de aprendizaje de la asignatura Al acabar la asignatura de Química, el estudiante debe ser capaz de: - Identificar, formular y resolver problemas que relacionen la estructura electrónica y atómica con las propiedades periódicas de los elementos, sus propiedades químicas y físicas y los diferentes tipos de enlace. - Identificar las diferentes redes cristalinas de los materiales sólidos. - Definir las imperfecciones que presentan los sólidos. - Explicar la difusión sólido-sólido y su dependencia con la temperatura. - Identificar posibles aplicaciones industriales de la difusión sólido-sólido. - Explicar el proceso de corrosión e identificar, en función de las características químicas, las sustancias y materiales potencialmente corrosivos. - Resolver ejercicios y problemas sobre corrosión y conocer su importancia en la industria aeronáutica. - Explicar el proceso de combustión e identificar, en función de las características químicas, las sustancias combustibles. - Resolver ejercicios y problemas sobre diferentes modelos de cinética química y combustión. Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 150h Horas grupo grande: 26h 17.33% Horas grupo mediano: 13h 8.67% Horas grupo pequeño: 13h 8.67% Horas actividades dirigidas: 14h 9.33% Horas aprendizaje autónomo: 84h 56.00% 2 / 11 Contenidos Estructura atómica y enlace Dedicación: 25h Grupo grande/teoría: 6h Grupo mediano/prácticas: 3h Grupo pequeño/laboratorio: 0h Aprendizaje autónomo: 14h 1.1 Números atómicos, estructura electrónica y atómica. 1.2 Propiedades periódicas. 1.3 Tipos de enlace. 1.4 Fenómenos de desintegración nuclear. Actividades vinculadas: Actividad 1. Pruebas individuales de evaluación. Control 1. Actividad 2. Práctica en aula informática. Actividad 3. Actividades dirigidas 5 y 6. Estructura cristalina, imperfecciones en sólidos y difusión Dedicación: 42h Grupo grande/teoría: 10h Grupo mediano/prácticas: 5h Grupo pequeño/laboratorio: 3h Actividades dirigidas: 4h Aprendizaje autónomo: 20h 2.1 Celda unidad. 2.2 Sistemas y estructuras cristalinas. 2.3 Direcciones y planos cristalográficos. 2.4 Defectos puntuales. 2.5 Imperfecciones. 2.6 Fenómeno y mecanismos de difusión. Difusión estacionaria y no estacionaria. 2.7 Dependencia de la difusión con la temperatura. 2.8 Soluciones sólidas. Diagramas de fase. Aleaciones. Actividades vinculadas: Actividad 1. Pruebas individuales de evaluación. Control 1. Actividad 2. Actividades de laboratorio (aula informática). Actividad 3. Actividades dirigidas 7, 8 y 9. 3 / 11 Electroquímica Dedicación: 42h Grupo grande/teoría: 5h Grupo mediano/prácticas: 3h Grupo pequeño/laboratorio: 5h Actividades dirigidas: 4h Aprendizaje autónomo: 25h 3.1 Reacciones redox. 3.2 Potencial de celda. 3.3 Energía libre y trabajo eléctrico. 3.4 Procesos electroquímicos en baterías de vehículos aeroespaciales. 3.5 Corrosión. Agentes corrosivos y antioxidantes. Actividades vinculadas: Actividad 1. Pruebas individuales de evaluación. Control 2. Actividad 2. Actividades de laboratorio. Actividad 3. Actividades dirigidas 10 y 11. Combustión Dedicación: 41h Grupo grande/teoría: 5h Grupo mediano/prácticas: 2h Grupo pequeño/laboratorio: 5h Actividades dirigidas: 4h Aprendizaje autónomo: 25h 4.1 Mecanismos de reacción. 4.2 Cinética química. 4.3 Reacciones en cadena. Explosiones. 4.4 Dependencia de la velocidad de reacción con la temperatura. 4.5 Combustiones. Ejemplos de combustiones en motores de aviación. Actividades vinculadas: Actividad 1. Pruebas individuales de evaluación. Control 2. Actividad 2. Actividades de laboratorio. Actividad 3. Actividades dirigides 12 y / 11 Planificación de actividades 1. PRUEBA INDIVIDUAL DE EVALUACIÓN. CONTROL 1 Dedicación: 1h Grupo grande/teoría: 1h Grupo mediano/prácticas: 0h Grupo pequeño/laboratorio: 0h Actividades dirigidas: 0h Aprendizaje autónomo: 0h Preguntas cortas y temas a desarrollar relacionados con los contenidos teóricos en las clases, el laboratorio y en las actividades en el aula de informática. Concretamente se evalúan los contenidos: Estructura atómica y enlace y Estructura cristalina, imperfecciones en sólidos y difusión . Tablas y calculadora. Resolución de la prueba por parte del estudiante. Registro por parte del profesorado de la comprobación del aprendizaje autónomo y dirigido de los estudiantes. Los resultados intervienen en la evaluación global propuesta. Esta prueba evalúa el logro, por parte de los alumnos, de: a) las propiedades periódicas de los elementos así como las propiedades macroscópicas que se derivan. b) las características de los diferentes tipos de enlace, así como las propiedades macroscópicas que se derivan. c) los parámetros que definen una estructura cristalográfica y los diferentes tipos de redes. d) las características del mecanismo de difusión y sus aplicaciones industriales. e) la caracterización de los diferentes tipos de imperfecciones en sólidos, sus aplicaciones y repercusiones industriales. 2. PRUEBA INDIVIDUAL DE EVALUACIÓN. CONTROL 2 Dedicación: 1h Grupo grande/teoría: 1h Grupo mediano/prácticas: 0h Grupo pequeño/laboratorio: 0h Actividades dirigidas: 0h Aprendizaje autónomo: 0h Preguntas cortas y temas a desarrollar relacionados con los contenidos teóricos en las clases, el laboratorio y en las actividades en el aula de informática. Concretamente se evalúan los contenidos: Electroquímica y Combustión . Tablas y calculadora. Resolución de la prueba por parte del estudiante. Registro por parte del profesorado de la comprobación del aprendizaje autónomo y dirigido de los estudiantes. Los resultados intervienen en la evaluación global propuesta. 5 / 11 Esta prueba evalúa el logro, por parte de los alumnos, de: a) los conceptos de energía libre y trabajo eléctrico en base al potencial electroquímico. b) los procesos electroquímicos más relevantes que tienen lugar en baterías de vehículos aeroespaciales. c) conocer los agentes más corrosivos así como los elementos y/o productos antioxidantes. d) comprender el mecanismo de combustión, a nivel molecular, así como el de explosión. e) conocer y aplicar la dependencia de la velocidad de la reacción química con la temperatura. 3. LABORATORIO Dedicación: 28h Grupo grande/teoría: 0h Grupo mediano/prácticas: 0h Grupo pequeño/laboratorio: 10h Actividades dirigidas: 0h Aprendizaje autónomo: 18h Prácticas en el laboratorio de 2h de dedicación. La asistencia a las prácticas de laboratorio es obligatoria. Las prácticas se hacen en grupos de 2 estudiantes. En el laboratorio se trabajan de manera práctica los contenidos Electroquímica y Combustión . Material y reactivos necesarios para la realización de las prácticas. Guión detallado de las prácticas a realizar y cuestionario. Registro por parte del profesorado de la comprobación del aprendizaje dirigido del estudiantado. Los resultados intervienen en la calificación de las actividades prácticas. La evaluación de esta actividad se basa en los informes que deben presentar los alumnos de cada práctica y supone un 10% de la calificación final. Al finalizar las prácticas el estudiante debe ser capaz de: - Trabajar en el laboratorio siguiendo las pautas medioambientales y de seguridad. - Valorar la importancia de la organización del trabajo de laboratorio. - Realizar correctamente las operaciones de manejo de material de laboratorio y muestras químicas. - Utilizar correctamente el instrumental de laboratorio. - Valorar los resultados propios obtenidos para cada grupo de prácticas y referenciarlo con los resultados de los otros grupos. - Identificar en ejemplos prácticos reales de laboratorio la energía libre y el trabajo eléctrico en un proceso electroquímico. - Conocer los agentes químicos corrosivos más importantes, así como los elementos y/o productos antioxidantes. - Realizar reacciones de oxido-reducción, y hacer un seguimiento de los parámetros más importantes de estas reacciones. - Deducir, a partir de reacciones químicas controladas en el laboratorio, la dependencia de la velocidad de la reacción química con la temperatura. - Realizar combustiones controladas, y hacer un seguimiento de los parámetros más importantes de estas reacciones. 6 / 11 4. PRÁCTICA EN AULA INFORMÁTICA Dedicación: 6h Grupo grande/teoría: 0h Grupo mediano/prácticas: 0h Grupo pequeño/laboratorio: 3h Actividades dirigidas: 0h Aprendizaje autónomo: 3h Prácticas en el aula de informática de 2h de dedicación. La asistencia a las prácticas en el aula de informática es obligatoria. Las prácticas se realizan de forma individual. En el aula de informática se trabajan de manera práctica los contenidos: Estructura atómica y enlace y Estructura cristalina, imperfecciones en sólidos y difusión . Guión de prácticas y ordenador individual. Registro por parte del profesorado de la comprobación del aprendizaje dirigido del estudiantado. Los resultados intervienen en la calificación de las actividades prácticas. La evaluación de esta actividad se basa en los informes que deben presentar los alumnos de cada práctica, y supone un 10% de la calificación final. Al finalizar las prácticas el estudiante debe ser capaz de: - Valorar la potencialidad y/o limitaciones de los modelos matemáticos que se pueden utilizar para simular diferentes redes cristalinas y estudiar procesos de difusión. - Valorar los resultados propios y referenciarlo con los resultados de los compañeros. - Conocer las características de los diferentes tipos de enlace, así como deducir las propiedades macroscópicas que se derivan. - Identificar los parámetros que definen una estructura cristalográfica y los diferentes tipos de redes. - Entender las características del mecanismo de difusión. - Caracterizar los diferentes tipos de imperfecciones en sólidos. 5. PROPIEDADES PERIÓDICAS DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS En grupos de 10 estudiantes se deducirán las diferentes propiedades periódicas, en función de la posición que el elemento ocupa en la Tabla Periódica. La actividad se desarrolla en un aula de trabajo cooperativo. Tabla Periódica de los Elementos. Dedicación: 1h Actividades dirigidas: 1h Los estudiantes presentarán una discusión razonada de la relación que hay entre las propiedades periódicas de los elementos, la posición que el elemento ocupa en la Tabla, y las consecuencias macroscópicas que se pueden derivar de estas propiedades. Peso en la evaluación final: 2%. Relacionar las propiedades periódicas con la configuración electrónica de cada elemento. 7 / 11 6. ENLACE QUÍMICO Dedicación: 1h Actividades dirigidas: 1h En grupos de 10 estudiantes discutirán los diferentes enlaces e interacciones químicas que se pueden dar, en función de la posición que un elemento ocupa en la Tabla Periódica. La actividad se desarrolla en un aula de trabajo cooperativo. Tabla Periódica de los Elementos. Modelos moleculares en tres dimensiones. Los estudiantes presentarán una discusión razonada de la relación que hay entre las propiedades periódicas de los elementos, la posición que el elemento ocupa en la Tabla, y las consecuencias macroscópicas que se pueden derivar en cuanto a la formación de enlaces e interacciones electrostáticas entre diferentes elementos. Peso en la evaluación final: 2%. Predecir los diferentes enlaces e interacciones químicas que un elemento puede formar en función de sus propiedades periódicas. 7. ESTRUCTURA CRISTALINA En grupos de 10 estudiantes se construirán modelos tridimensionales de las celdas unidades más representativas. La actividad se desarrolla en un aula de trabajo cooperativo. Modelos moleculares en tres dimensiones. Los estudiantes presentarán un pequeño trabajo donde describirán las diferentes celdas unidades y los elementos cristalográficos más relevantes. Consolidar el conocimiento sobre la celda unidad cristalográfica e identificar los elementos cristalográficos en modelos 3D. 8. DIFUSIÓN SÓLIDO - SÓLIDO Dedicación: 1h Actividades dirigidas: 1h A partir de los resultados de la actividad anterior, en grupos de 10 estudiantes se representarán y dibujarán los defectos puntuales y las imperfecciones de las redes cristalográficas. La actividad se desarrolla en un aula de trabajo cooperativo. Modelos moleculares en tres dimensiones. Los estudiantes presentarán un pequeño trabajo donde describirán los defectos puntuales y las imperfecciones cristalográficas más relevantes, destacando las posibles implicaciones y aplicaciones industriales. 8 / 11 Consolidar el conocimiento sobre las imperfecciones cristalográficas y los defectos puntuales, y reproducirlos utilizando modelos 3D. 9. DIFUSIÓN EN SÓLIDOS Dedicación: 2h En grupos de 10 estudiantes se realizarán y discutirán ejercicios y problemas sobre la difusión sólido-sólido y su dependencia con la temperatura. La actividad se desarrolla en un aula de trabajo cooperativo. Enunciados de los ejercicios y problemas en formato electrónico y papel. nlos estudiantes presentarán los resultados de los ejercicios y problemas planteados. Peso e la evaluación final: 2%. Consolidar el conocimiento sobre el fenómeno de difusión en sólidos, y el efecto de la temperatura. 10. REACCIONES REDOX Dedicación: 2h En grupos de 10 estudiantes se realizarán y discutirán ejercicios y problemas sobre diferentes reacciones redox. La actividad se desarrolla en un aula de trabajo cooperativo. Enunciados de los ejercicios y problemas en formato electrónico y papel. Comprobar que los estudiantes entienden el mecanismo de las reacciones redox y pueden resolver las más relevantes. 11. PRÁCTICAS FENÓMENOS DE CORROSIÓN En grupos de 20 estudiantes se discutirán y valorarán globalmente los resultados encontrados en las sesiones prácticas, sobre los experimentos de oxidación-reducción. A partir de los resultados encontrados en el laboratorio, se discutirán los efectos de la corrosión y las visualizaciones industriales más importantes. La actividad se desarrolla en un aula de trabajo cooperativo. Resultados de las prácticas de todos los grupos. Dedicación: 2h Comparar los resultados propios obtenidos en las prácticas con los resultados del resto de grupos. Trabajar estadísticamente los resultados. Orientar a los alumnos para la redacción de los informes de prácticas. 9 / 11 12. COMBUSTIÓN Y EXPLOSIÓN Dedicación: 2h En grupos de 10 estudiantes se realizarán y discutirán ejercicios y problemas sobre diferentes reacciones de combustión, explosión y cinética química. La actividad se desarrolla en un aula de trabajo cooperativo. Enunciados de los ejercicios y problemas en formato electrónico y papel. Comprobar que los estudiantes entienden el mecanismo de una reacción de combustión y de una explosión, y son capaces de aplicarlo a aplicaciones industriales de aeronavegación. 13. PRÁCTICAS DE COMBUSTIÓN Dedicación: 2h En grupos de 20 estudiantes se discutirán y valorarán globalmente los resultados encontrados en las sesiones prácticas, sobre los experimentos de combustión y cinética química. A partir de los resultados encontrados en el laboratorio, se discutirán las aplicaciones industriales más importantes. La actividad se desarrolla en un aula de trabajo cooperativo. Resultados de las prácticas de todos los grupos. Comparar los resultados propios obtenidos en las prácticas con los resultados del resto de grupos. Trabajar estadísticamente los resultados. Orientar a los alumnos para la redacción de los informes de prácticas. Sistema de calificación La calificación final de la asignatura se obtiene de la siguiente forma: Controles: 20% (10% cada uno) Examen parcial: 20% Examen final: 30% Laboratorio: 20% Actividades dirigidas: 10% Normas de realización de las actividades Para la realización de las prácticas en el laboratorio hay que llevar el guión de prácticas y respetar las normas de seguridad e higiene. La asistencia a las prácticas de laboratorio es obligatoria, y por lo tanto, la no asistencia a alguna de las prácticas supondría un 0 (cero) a la evaluación de la memoria correspondiente. Las prácticas que se hacen en los laboratorios se realizan en grupos de dos estudiantes. Las prácticas que se desarrollan en las aulas de informática se realizan de manera individual. 10 / 11 Bibliografía Básica: Chang, R. Fundamentos de química. McGraw-Hill, ISBN Pando García-Pumarino, Concepción; Iza Cabo, Nerea; Petrucci, Ralph H. Química general : principios y aplicaciones modernas. 10a ed. Madrid [etc.]: Pearson Prentice Hall, ISBN Smith, William F.; Hashemi, Javad; Nagore Cázares, Gabriel. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales. 4a ed. México [etc.]: McGraw-Hill, ISBN Callister, William D.; Rethwisch, David G. Materials science and engineering : an introduction. 7th ed. New York [etc.]: John Wiley & Sons, ISBN Complementaria: Xercavins, Josep. Desarrollo sostenible [en línea]. Barcelona: Edicions UPC, 2005Disponible a: http://hdl.handle.net/2099.3/36752 . ISBN Mulder, Karel. Desarrollo sostenible para ingenieros [en línea]. Barcelona: Edicions UPC, 2007Disponible a: http://hdl.handle.net
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