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7/23/2019 Instructivo Laboratorio TB Agosto 2015
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UNIVERSIDADAUTONOMADENUEVOLEON
FACULTADDEING.MECNICAYELCTRICA
INSTRUCTIVODEPRCTICAS
DETERMODINMICABSICA
PORCOMPETENCIAS
COORDINACININGENIERAMECNICA
M.C.
David
Garza
Castao
Dr.ArturoMoralesFuentes
M.C.MiguelGarcaYera
Edicinagosto2015
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I
NIDICE
Reglamentodeseguridad II
UNIDADTEMATICA1.PROPIEDADESDEUNSISTEMATERMODINMICO
No.1 SistemasTermodinmicos 1
No.2 ProcesoTermodinmico 7
No.3 CambiodeFasedeunaSustanciaPura 10
No.
4
Estado
Termodinmico
14
No.
5
Calor
Especfico
17
UNIDADTEMATICA2GASESIDEALES
No.6 GasIdealyGasReal 20
No.
7
Energa
interna
de
un
gas
23
No.8 Trabajo 26
UNIDADTEMATICA3APLICACIONESDELATERMODINMICA
No.9 Sistemasdeairecomprimido 30
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II
IT-7-ACM-07-R
REGLAMENTO DE SEGURIDAD
Fecha de ltima actualizacin: _____Agosto de 2010____
No. Regla Riesgo o Sancin
1
En base al calendario y horario de prcticas establecido, elprofesor deber procurar las llaves del laboratorio en el lugardesignado para ello y firmar el reporte de prcticas realizadasdurante la sesin
N.A.
2Velar por el uso correcto de los equipos y sustancias inflamablesy/o txicas utilizadas durante la prctica.
N.A.
3Mantener el orden y la disciplina, aplicando las sancionescorrespondientes a los alumnos que violen este reglamento opresenten conductas inadecuadas
N.A.
4Orientar, comprobar y supervisar las prcticas, y losexperimentos que los estudiantes realicen
N.A.
5Cerrar las puertas, apagar las luces, apagar y desconectar losequipos de prcticas, as como cerrar la alimentacin de gas yagua al terminar la prctica.
N.A.
6Reportar al jefe de acadmica correspondiente, cualquierprdida, deterioro, rotura de equipos, mobiliarios, sustancias, etc.
REPOSICION
7 En el laboratorio no se pueden ingerir alimentos ni bebidas. DAO AL EQUIPO O AULA
8De acuerdo a los estatutos de la UANL, est prohibido fumar enlos laboratorios y lugares cerrados de la institucin
BAJA DEL LABORATORIO
9 No ingerir ni oler las sustancias utilizadas en el laboratorio ENVENENAMIENTO
10Las sustancias y materiales debern estar debidamenteidentificadas.
ERRORES EN PRACTICA
11
Los estudiantes no podrn iniciar las prcticas y/o experimentos
sin la presencia, orientacin y autorizacin del profesorcorrespondiente.
DAO AL
EQUIPO/REPOSICIN ENCASO DE DAO
12Los depsitos de reactivos o cualquier otra sustancia deben sertapados inmediatamente despus de ser utilizados.
DERRAME Y PERDIDA DEMATERIAL/REPOSICION
13Si algn equipo presenta alguna anomala se debe reportar deinmediato al profesor responsable de la prctica para que searevisado por personal cualificado
MAL FUNCIONAMIENTO
14Si se trabaja con alguna sustancia txica y/o inflamable elprofesor debe extremar las medidas de seguridad
ENVENENAMIENTO Y/0QUEMADURA
15Los laboratorios deben contar con un botiqun de primerosauxilios
16En los fregaderos no se deben verter: sustancias txicas oinflamables.
DAO Y CONTAMINACION
17Los extintores de incendios se deben mantener normalizados y enun lugar visible y de fcil acceso.
REPORTE
18Despus de terminada la prctica, el profesor debegarantizar que los puestos de trabajo estn recogidos,ordenados y limpios, as como el laboratorio en general.
REPORTE
Revisin No. 4Vigencia a partir del: 4 de Agosto del 2008
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UNIDADTEMTICA1
SUSTANCIAS
PURAS
CompetenciasParticulares
Determinar
el
estado
en
el
que
se
encuentra
un
sistema
termodinmico
mediantelamedicindepropiedadescomotemperatura,presin,volumen
ymasaparaunaevaluacindeuncambiodeenerga
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1
PrcticaNo.1
Sistemas
Termodinmicos
Elementosdecompetencia:
Analizardiferentesdispositivosidentificandointeraccionesdemateriayformasdeenerga
quecruzalafronteraparadistinguireltipodesistematermodinmico.
Evidenciadeaprendizaje:Reportedeprctica1.Sistemastermodinmicos
Criteriosdedesempeo:
Completartodaslasseccionesdelinstructivodeprcticasconrespuestas
correctas,grficos,diagramasyobservacionesquesesoliciten.
Entregadelinstructivodeprcticasentiempoyforma
Limpieza
Actividadesdeaprendizaje:Medianteunalecturareflexivayunseguimientoordenadode
lassesionesdetrabajo,serespondeycompletaelinstructivodeprcticascomoseindica.
Instruccionesrespondaycompletelassiguientespreguntas
1. Definicindesistematermodinmico
2. Quesunafronteraenunsistematermodinmico
3. Tiposdesistemastermodinmicos
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2
Desarrollodelaprctica:
Observelossiguientesejemplos;identifiquelafrontera,tipodesistema,alrededoresy
justifiquesurespuesta.
Bomba
centrfuga
Frontera:
Tipodesistema:
Alrededores:
Justificacin:
Parrillaelectrica
Frontera:
Sistema:
Alrededores:
Justificacin:
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3
Vasotrmico
Frontera:
Sistema:
Alrededores:
Justificacin:
Intercambiador decalor(condensador)
Frontera:
Sistema:
Alrededores:
Justificacin:
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Caldera Frontera:
Sistema:
Alrededores:
Justificacin:
Turbina Frontera:
Sistema:
Alrededores:
Justificacin:
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Enlosespaciosenblancoagregueunejemplodecadatipodesistema.
Frontera:
Sistema:
Alrededores:
Justificacin:
Frontera:
Sistema:
Alrededores:
Justificacin:
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Frontera:
Sistema:
Alrededores:
Justificacin:
Conclusiones:
Bibliografa:
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PrcticaNo.2
Proceso
Termodinmico
Elementos
de
competencia:
Analizar
un
sistema
mediante
el
cambio
de
propiedades
para
describireltipodeprocesotermodinmico
Evidenciadeaprendizaje:Reportedeprctica2.ProcesoTermodinmico
Criteriosdedesempeo:
Completartodaslasseccionesdelinstructivodeprcticasconrespuestas
correctas,grficos,diagramasyobservacionesquesesoliciten.
Entrega
del
instructivo
de
prcticas
en
tiempo
y
forma
Limpieza
Actividadesdeaprendizaje:Medianteunalecturareflexivayunseguimientoordenadode
lassesionesdetrabajo,serespondeycompletaelinstructivodeprcticascomoseindica.
Instrucciones:respondaycompletelassiguientespreguntas
1.
Definicin
de
proceso
termodinmico
2. Tiposdeprocesostermodinmicos
3. Ejemplosdelosdiferentestiposdeprocesostermodinmicos
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Desarrollodelaprctica:
Introducirairealtanque(13.5L) conelcompresorhastaqueelmanmetro
indique1.0kgf/cm2
Registrarlaslecturasinicialesdelmanmetroytermmetroenlatabla2
Colocar
el
tanque
sobre
la
hornilla
y
encenderla
segn
se
indique
(80
%
de
lacapacidad).
Registrarlaslecturasdelastemperaturasylaspresionescada3minutos,6veces,
ohastaquelapresinsea1.5kgf/cm2
Cuandotermineelexperimentoretireeltanquedelahornillaydesconctela
Figura3.1.Tanquergidoparapruebasconmanmetroytermmetro
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Tabla3.1.Lecturadetemperaturaypresin
LecturasTiempo
[min]Temperatura[C]
Presin
Atmosfrica
[kPa]
Presin
Manomtrica
[kPa]
Presin
Absoluta
[kPa]
GrafiquelosdatosdePresinabsolutavs.VolumenyTemperaturavsvolumen,sabiendo
queelvolumendeltanqueesde13.5L.
Conclusiones:
Bibliografa:
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PrcticaNo.3
Cambio
de
Fase
de
una
Sustancia
Pura
Elementos
de
competencia:
Analiza
las
propiedades
de
un
sistema
mediante
el
uso
de
tablasparaidentificarsufase.
Evidenciadeaprendizaje:Reportedeprctica3.Cambiodefasedeunasustanciapura.
Criteriosdedesempeo:
Completartodaslasseccionesdelinstructivodeprcticasconrespuestas
correctas,grficos,diagramasyobservacionesquesesoliciten.
Entrega
del
instructivo
de
prcticas
en
tiempo
y
forma
Limpieza
Actividadesdeaprendizaje:Identificarlascondicionesalasqueocurreuncambiodefase
deunasustanciapuraycompletaelinstructivodeprcticas
Instrucciones:respondeycompletalassiguientespreguntas
1.
Definicin
de
fase
termodinmica
2. Qudiferenciaexisteentrefaseyestadotermodinmico
3. Aqueselellamacalidaddelvapor
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4. Diagramasdepropiedadestermodinmicasdesustanciaspuras
Desarrollodelaprctica:
Colocar200mldeaguaenunaprobeta
Vaciarlamuestradeaguaenelmatraztipobola
Colocareltermopardelmultmetroalmatrazhaciendocontactoconelagua
Medir
la
temperatura
inicial
del
agua
Conectarelcondensadoralmatraz
Ponerelmatrazsobrelahornillayencenderla
Medirlatemperaturadelaguacada2minutos
Abrirlavlvuladelaguadeenfriamientodelcondensador
Realizar10mediciones,llenandolasiguientetabla
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Tabla4.1Datosdelexperimento
LecturaTiempo
[min]
Temperatura
[C]
Presin
Absoluta
[kPa]
Volumen
deagua
recuperado
[ml]
Calidadde
vapor
Descripcin
delafase
Fig.4.1.Sistemaparacambiodefases
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ClculosyGrficas
1. GrafiqueTemperaturavs.TiempoyvolumenrecuperadoVSTiempo
Conclusiones:
Bibliografa:
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PrcticaNo.4
Estado
Termodinmico
Elementos de competencia: Demostrar que a partir de dos propiedades intensivas e
independientes usando las tablas de sustancias puras se puede determinar el estado
termodinmico.
Evidenciadeaprendizaje:Reportedeprctica4.EstadoTermodinmico
Criteriosdedesempeo:
Completartodaslasseccionesdelinstructivodeprcticasconrespuestas
correctas,grficos,diagramasyobservacionesquesesoliciten.
Entregadelinstructivodeprcticasentiempoyforma
Limpieza
Actividadesdeaprendizaje:Determinarelestadotermodinmicodeunasustanciapura,
siguiendolasinstruccionesdelprofesorycompletarelinstructivodeprcticas.
Instrucciones:respondeycompletalassiguientespreguntas
1. Definicindeestadotermodinmico
2. Postuladodeestadotermodinmico
3. Significadodesustanciapura
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Desarrollodelaprctica:
ElrecipientequecontieneelrefrigeranteR134seencuentraaunatemperaturaambiente
de__________ycomoesunrecipientenuevosucontenidoderefrigeranteesde_______
lasdimensionesdelalataderefrigerante134asonDimetro________altura_________
Figura4.1.LatacomercialderefrigeranteR134a
Clculosygrficas
1. DeterminarelestadotermodinmicodelrefrigeranteR134a,apartirdemedicin
de temperatura y Volumen especfico. Utilizando tablas de propiedades
termodinmicasdeterminelapresin,energainterna,entalpiayfase.
T[C] Vesp[m3/kg] Presin[kPa] U[kJ] H[kJ] fase
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2. Dibujael diagrama T Vesp,PVesp mostrandoelpuntodelestadotermodinmico
dondeseencuentraelrefrigerante134a
Conclusiones:
Bibliografa:
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PrcticaNo.5
Calor
Especfico
Elementosdecompetencia:Realizar lasmedicionesde lamasadelcuerpometlicoyel
volumen
de
agua
para
determinar
el
calor
especfico
de
la
pieza
metlica
Evidenciadeaprendizaje:completarelinstructivodeprcticas.
Criteriosdedesempeo:
Completarelinstructivodeprcticasconrespuestascorrectas,grficos,diagramas
yobservacionesquesesoliciten.
Entrega
del
instructivo
de
prcticas
en
tiempo
y
forma
Limpieza
Actividadesdeaprendizaje:Medianteunalecturareflexivayunseguimientoordenadode
lassesionesdetrabajo,serespondeycompletaelinstructivodeprcticascomoseindica.
Instrucciones:
responda
y
completa
las
siguientes
preguntas
1.
Diferencia
entre
Calor
especfico
para
un
slido,
para
un
lquido
y
para
un
gas
2.
Definicin
de
Calores
especficos
a
presin
y
a
volumen
constante
3. Diferentestiposdecalormetros
4.
Qu
unidades
tiene
el
calor
especfico
en
diferentes
unidades
5. DefinicindeEquilibrioTrmico
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Desarrollodelaprctica:
En la olla de presin introduzca 250mlde agua y coloque la tapa de la olla
Encender la hornilla elctrica hasta que el agua alcance 80C
Registrar la masa y la temperatura inicial del objeto metlico al cual se desea
calcular el calor especfico
Vaciar el agua previamente calentada al calormetro y coloque la tapa de aislante
trmico
Despus de unos minutos introducir el termopar y registrar la temperatura inicial del
agua (T1)
Quite la tapa e introduzca dentro del calormetro el objeto metlico
Coloque nuevamente la tapa y el termopar y observe que sucede con la temperatura
Cuando la temperatura del termmetro ya no vara, tome la lectura de la temperatura
final del agua que tambin ser la temperatura final del objeto metlico (T2)
Figura5.1.Calormetroaisladocontapadeaislantetrmico.
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Preguntas:
1. Deacuerdoalexperimento,Qutipodeprocesosedesarrolla?__________.Y
Qutipodecalorespecficoserequiereendichoproceso?_________.
Clculos:
1. Considerando que el sistema alcanza el equilibrio trmico, el calor que cede el
aguaesigualalcalorqueganaelobjetometlico.Determineelcalorespecficodel
objetometlicoeinvestigueporcomparacinaquematerialcorresponde.
Conclusiones:
Bibliografa
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UNIDADTEMTICA2
Gases
Ideales
CompetenciasParticulares
Reconoce
el
cambio
termodinmico
de
un
gas
al
modificar
sus
propiedades
termodinmicas como temperatura, presin y volumen considerando un
modeloidealynoideal,quepermitedeterminareltrabajorealizadoporel
sistema
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PrcticaNo.6
Gas
Ideal
y
Gas
Real
Elementos
de
competencia:
Realizar
mediciones
de
las
propiedades
de
un
sistema
termodinmicocomolapresinylatemperaturaparadeterminarsiungasesideal
Evidenciadeaprendizaje:completarelinstructivodeprcticas.
Criteriosdedesempeo:
Completarelinstructivodeprcticasconrespuestascorrectas,grficos,diagramas
y
observaciones
que
se
soliciten.
Entregadelinstructivodeprcticasentiempoyforma
Limpieza
Actividadesdeaprendizaje:Medianteunalecturareflexivayunseguimientoordenadode
lassesionesdetrabajo,serespondeycompletaelinstructivodeprcticascomoseindica.
Instrucciones:
responda
y
completa
las
siguientes
preguntas
1. Definicindeungasidealenbasealateoracinticadelosgases
2. Ecuacindeestadodelosgasesideales
3. Definicindeungasrealyecuacionesdeestadodelosgasesreales(almenosdos)
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4. DefinicindeFactordecompresibilidad
Desarrollodelaprctica:
Revisareltanquedeprueba(13.5litros)verificandoqueelmanmetromarquecero
Abrirlavlvuladellenadoycerrarladepurga
Conectareltanquedepruebaalcompresordeaire
Ponerenoperacinelcompresordeaire
Agregar
aire
al
tanque
hasta
que
la
presin
manomtrica
indique
a
1.5
Kgf/cm2
Cerrarlavlvuladellenadodeltanqueysuspenderlaoperacindelcompresordeaire
Registrarlatemperatura(T1)ylapresinmanomtricadelaire(Pman1)
Colocareltanquedepruebassobrelahornillayencenderla
Calentarhastaunatemperaturade50C
Registrarlatemperatura(T2)ylapresinmanomtricaalcanzada(Pman2)
Suspenderelcalentamientoretirandoeltanquedepruebayapagandolahornilla
Figura6.1.Compresordeairedellaboratorio
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Tabla6.1.Estadoinicialyfinal
EstadoInicial EstadoFinal
T[C] P[kPa] Vesp[m3/kg] T[C] P[kPa] Vesp[m3/kg]
Clculos:
1. Determinarlapresindelestadofinaltericamente,utilizandolaecuacinde
estadodelosgasesideales.
2. Determinarelfactordecompresibilidaddelasustancia(usarlacartade
compresibilidad).
3. Determineel%deerrordelateorasuponiendoquelosvaloresmsexactosson
losdelaprctica.
Conclusiones:
Explicadeacuerdoalexperimentoanterior,sielairesecomportcomoungasidealo
comoungasreal.
Bibliografa:
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PrcticaNo.7
Energa
Interna
de
un
Gas
Elementos
de
competencia:
Realizar
las
mediciones
de
las
propiedades
de
un
sistema
termodinmico con los conocimientos adquiridos para determinar sus caractersticas o
elementos.
Evidenciadeaprendizaje:completarelinstructivodeprcticas.
Criteriosdedesempeo:
Completarelinstructivodeprcticasconrespuestascorrectas,grficos,diagramas
y observacionesquesesoliciten.
Entregadelinstructivodeprcticasentiempoyforma
Limpieza
Actividadesdeaprendizaje:Medianteunalecturareflexivayunseguimientoordenadode
lassesionesdetrabajo,serespondeycompletaelinstructivodeprcticascomoseindica.
Instrucciones:
responda
y
completa
las
siguientes
preguntas
Figura7.1.Modelomoleculardeungas
1.Queslaenergainternadeungas?
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2.Dequdepende laenerga internadeungas ideal?Describaelexperimentoclsico
queJoulerealizen1843.
Desarrollodelaprctica:
Elalumnoreconocerelequipodelaprcticay
revisara las vlvulas de entrada y salida del
tanque de prueba. La vlvula de entrada # 1
deber
estar
abierta
para
poder
incrementar
la
masa de aire y la de salida # 2 cerrada. Se
deberconectarelcompresordeairealcople
de la entrada y poner en operacin el
compresordeaire.
Elalumnovigilarael incrementode lapresin
manomtricayavisaracuandoestallegueaun
valor de 1 (uno) kg/cm2. En ese momento
cerrar lavlvuladeentrada#1deltanquede
prueba,suspenderlaoperacindelcompresor
y
desconectar
la
lnea
del
compresor
del
tanque.
Tomar el dato de la temperatura del aire al terminar de llenar el tanque de prueba,
considerarqueeltanquedepruebatieneunvolumende13.5litros.
Coloque el tanque de prueba arriba de la parrilla hasta que la presin manomtrica
aumente0.5kg/cm2.Enesemomentotomareldatodelatemperaturafinaldelaire.
Figura
7.2.
Tanque
rgido
para
pruebas
conmanmetroytermmetro
#
1
#2
ManmetroTermmetro
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Clculosygrficas
Determinarelcambiodeenergainternaduranteelprocesodeadicindecalor
isomtricoenlassiguientesunidades:KJ,kcalyBTU.
IdentificarenundiagramaPVyTVlatrayectoriaseguidaduranteelprocesode
compresin.
Conclusiones:
Bibliografa:
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PrcticaNo.8
Trabajo
Elementos
de
competencia:
Analiza
un
sistema
de
frontera
mvil
mediante
el
cambio
de
presinyvolumenparadeterminareltrabajodefrontera.
Evidenciadeaprendizaje:completarelinstructivodeprcticas.
Criteriosdedesempeo:
Completarelinstructivodeprcticasconrespuestascorrectas,grficos,diagramas
yobservacionesquesesoliciten.
Entrega
del
instructivo
de
prcticas
en
tiempo
y
forma
Limpieza
Actividadesdeaprendizaje:Medianteunalecturareflexivayunseguimientoordenadode
lassesionesdetrabajo,serespondeycompletaelinstructivodeprcticascomoseindica.
Instrucciones:respondaycompletalassiguientespreguntas
1. Definicindetrabajoentermodinmica
2. Diferentestiposdetrabajo
3. Funcinpuntoyfuncintrayectoria
4. Convencindesignosparaeltrabajo
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Desarrollo
de
la
prctica:
Registrar
la
presin
atmosfrica
Verificarqueelmanmetroindiquecero
Registrarlaposicindelmboloconrespectoalaregla
Agregarunapesa
Registrarlapresinmanomtricayeldesplazamientodelmbolosobrelaregla
Repetirelpasoanterioragregandounapesayregistrarlaslectura.
Figura8.1.Pistnconmanmetroyregla
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Tabla8.1.Tabladeresultados
Lectura
Masa
[kg]
Desplazamiento
[m]
Volumen
[m3]
Presin
manomtrica
[kg/cm2]
Presin
absoluta
[Pa]
Trabajo
[Joule]
Clculos:
1. Segneldesarrollodelaprctica,Qutipodeprocesosellevaacabo?_______
Calculalacantidaddetrabajorealizadaencadaunadelaslecturas.
2. Graficalospuntosenundiagramapresincontravolumen.
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3. Comparaelreabajolacurva(trabajo)conelresultadodelasumatoriadela
columnadetrabajodelatablaanterior.
Conclusiones:
Explica
en
base
al
experimento
si
el
trabajo
es
una
funcin
de
punto
o
detrayectoria
Qurepresentaelsigno(positivoonegativo)enlosclculosquobtuviste?
Bibliografa:
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UNIDADTEMTICA3
Aplicaciones
de
la
Termodinmica
CompetenciasParticulares
Identificar
y
determinar
las
propiedades
de
las
sustancias
puras
mediante
el
usodetablas,diagramasyleyes,paraaplicarloacasosdeestudio.
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PrcticaNo.9
Sistemas
de
Aire
Comprimido
Elementos
de
competencia:
Identificar
en
el
laboratorio
las
partes
de
un
compresor
de
aireparaentendercmofunciona
Evidenciadeaprendizaje:completarelinstructivodeprcticas.
Criteriosdedesempeo:
Completarelinstructivodeprcticasconrespuestascorrectas,grficos,diagramas
y
observaciones
que
se
soliciten.
Entregadelinstructivodeprcticasentiempoyforma
Limpieza
Actividades
de
aprendizaje:
Mediante
una
lectura
reflexiva
y
un
seguimiento
ordenado
de
lassesionesdetrabajo,serespondeycompletaelinstructivodeprcticascomoseindica.
Instrucciones:
responda
y
completa
las
siguientes
preguntas
1. Qufuncintieneuncompresordeaire
2.
Cules
son
los
componentes
de
un
compresor
de
aire
3. Clasificacindelosdiferentestiposdecompresores
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Desarrollodelaprctica:
Identificar loscomponentesdelcompresordeaireydescribesufuncincompletando la
Tabla9.1
Fig.No.9Compresordeaire
Tabla9.1.Listadeidentificacindeloscomponentesdeuncompresor
Punto
Elemento Descripcin
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
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Conclusiones:
Bibliografa: