Laboratorio 03 Ondas

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Laboratorio de Ondas y Calor

CURSO: ONDAS Y CALOR CODIGO: PG1014

LABORATORIO N° 03 TERMODINAMICA.. TERMODINAMICA GASES IDEALES

Apellidos y Nombres Nombres Salas Villarreal, Daniel Alexander

Alumno (s):

Qis!e "a#ani, $e%in &ors'a Ri%era Valer, Ronald Roy Soto (arni), "i*el Ant'ony Hubert Alexander Umasi Olarte

San+'e) Lae, Carlos Aaron Jhonatan Mauro Yana Manrique

25

Nota

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Profesor:

P.F.R.

Programa Profesional: Fec#a de en$rega :

1.

%&

&'



Julio Cesar Cesar Rivera Rivera Taco Taco Especialidad/Grupo C ! " : *esa de de Tra+a,o Tra+a,o : -/-0

OBJETIVOS

12 52 82 :2

Veri3i+ar Veri3i+ar la Ley Ley de 4oyle 4oyle de los los *ases *ases ideales. ideales. Deter#inar Deter#inar el traba6o traba6o reali) reali)ado ado sobre sobre el siste#a siste#a en n !ro+eso !ro+eso isot7r#i+ isot7r#i+o. o. Cal+lar Cal+lar el n9#ero n9#ero de #oles #oles de na na +antidad +antidad de de aire. aire. Ser +a!a) a!a) de +on3i on3i* *ra rarr e i#!l i#!le e#en #entar tar e ei!os i!os !ar !ara to#a to#a de datos atos ex!eri#entales y reali)ar n an;lisis *r;3i+o tili)ando +o#o 'erra#ienta el so3tsti+os res!e+to a la in3or#a+i=n re*istrada.

2. MATER ATERIA IALE LES S



Co#! Co#! tado tadorra !erso erson nal +on PASCO Capstone CapstoneTM !ro !ro*ra *ra#a PASCO instalado?







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

@nter3a+e US4 Lin$?



Sensor de te#!eratra?



&erin*a








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3. FUND FUNDAM AMENT ENTO O TEÓR TEÓRIC ICO O La tero!"n#"$a La ter#odin;#i+a es na +ien+ia ex!eri#ental e estdia los +a#bios !rod !rod+ +id idos os en n sist siste# e#a a !or !or el inte inter+ r+a# a#bio bio de +alo +alor. r. En ella ella se #ide #ide a%n"t&!e a%n"t&!ess a$ros$'p" a$ros$'p"$as $as +o#o la la pres"'n el (o)&en y la teperat&ra, sin sin i#!o i#!orta rtarle rle la +as +asa a #i+r #i+ros os+= +=!i !i+a +a de los 3en= 3en=#e #eno noss obser%ados. A !esar e los siste#as t7r#i+os resltan ser #y +o#!le6os, la ter#odin;#i+a 'a tenido *ran 7xito en res#ir estas obser%a+iones en al*nas sen+illas sen+illas leyes #y *enerale *eneraless !ara dar na ex!li+a+i=n ex!li+a+i=n a los 3en=#enos 3en=#enos de ori*en t7r#i+o. Exis Existe te na na teor teor>a >a #i+r #i+ros os+= +=!i !i+a +a de los los *ase *asess idea ideale less y en s> de todo todoss los los !ro+ !ro+es esos os t7r# t7r#i+ i+os os,, la #e+; #e+;ni ni+a +a esta estad> d>st sti+ i+a, a, !ero !ero nes nestr tro o en3o en3o e e ser; ser; neta#ente #a+ros+=!i+o.

*ases "!ea)es Re+iben este no#bre los *ases e se en+entran #y ex!ansionados enrare+idos2, es de+ir e !osean #y !o+a densidad y e6er)an !o+a !resi=n. En otras !alabras es n *as en el +al las intera++iones entre las #ol7+las son des!re+iables y esto o+rre +ando la se!ara+i=n !ro#edio de las #ol7+las sea #+'o #ayor e el ta#aBo de los ;to#os y esto 'a+e e las #ol7+las intera+t9en #y !o+o +on las de#;s.







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Donde P? Presi=n del *as V? Vol#en o+!ado !or el *as en el re+i!iente e lo +ontiene +ontiene n? #ero de #oles R? Constante Uni%ersal de los *ases T? Te#!eratra absolta en el%in el%in Con %alores de?

Robert Robert 4oyle 4oyle 'i)o 'i)o estdi estdios os sobre sobre *ases *ases ideale idealess #anten #antenido idoss a te#!era te#!eratr tra a +onstante !ro+eso isoter#o2 y obt%o la ley e lle%a s no#bre.

P V + $te

,2

De la +al !ode# !ode#os os a3ir#a a3ir#arr la de!enden de!enden+ia +ia de P %s 1V o na na V %s 1P es lineal y la *ra3i+a son re+tas e !asan !or el ori*en. Las !endientes de las re+tas de!enden de la te#!eratra y se deter#inan de la ley del *as ideal. Existen otras es+alas de te#!eratras ade#;s de la Celsis y la el%in +o#o la Fa'ren'eit y la Ran$ine. Es 9ni+a#ente +ando sa#os la es+ala de el%in e obtene obtene#os #os la !ro!or !ro!or+io +ional nalida idad d entre entre %ol9# %ol9#ene eness y te#!er te#!erat atra, ra, la de#;s de#;s es+alas solo dan na de!enden+ia lineal. El 'e+'o de e todas las *ra3i+as de !resi=n %s te#!eratra !ara *ases ideales eran re+tas +ortando el e6e te#!eratra en el #is#o !nto /58.1 GC2 lle%o a la idea del +ero absolto de te#!eratra y la es+ala de el%in.

/ )"nea)ente "n!epen!"ente "n!epen!"ente es O6o? La di3eren+ia entre propor$"ona) / es e na *ra3i+a de dos %ariables !ro!or+ionales es na re+ta e !asa !or el ori*en de +oordenadas, #ientras e dos %ariables +on de!enden+ia lineal la *ra3i+a na re+ta +on n !nto de interse++i=n di3erente de +ero.

0. PROC PROCED EDIM IMIE IENT NTO O 0.- E1per"en$"a !e )a )e/ !e Bo/)e. @n*re @n*rese se al !ro* !ro*ra ra#a #a PASCO CapstoneTM, 'a*a +li+ sobre el i+ono ta) ta)aa / %r# %r#"$ "$aa y se* se*id ida# a#en ente te re+o re+ono no+e +er; r; el sens sensor or de te#! te#!era erat tra ra !re%ia#ente insertado a la inter3ase 456 Intera$e.







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Le*o !resione el i+ono del SENSOR DE TEMPERATURA le*o sele++ione n&7 n&7r" r"$o $o y +a#bie a 5 +i3ras des!7s de la +o#a de+i#al, se*9n datos !ro!or+ionados !or el 3abri+ante el sensor #ide en el ran*o de /8 GC a 18 GC +on n !aso de -.-1 GC.

*r#"$o o sobre el i+ono Una %e) +alibr +alibrado ado el sensor sensor arrastra arrastra#os #os el i+ono i+ono *r#"$ sensor de te#!eratra y sele++iona#os la *r;3i+a te#!eratra %s tie#!o, le*o deter# deter#ina ina la te#!er te#!erat atra ra a#bien a#biental tal T- del laborato laboratorio rio,, !ara !ara lo +al +al #ide #ide drante 8- se*ndos +on el sensor de te#!eratra en el aire y le*o +al+la el !ro#edio. Una %e) anotado este dato borra#os la *ra3i+a y la #edi+i=n de nestros datos. Retire el sensor de te#!eratra. A'ora inserta#os el sensor de !resi=n absolta. Entra#os al i+ono CONFI*URACION le*o sele++ione %elo+idad de #estreo a 1- (), le*o op$"ones es y en #estr %aya aya a op$"on #estreo eo #anal #anal sele++io sele++ione ne $onser(ar (a)ores !e !atos so)o s" se so)"$"ta. Reno#bre la #edida a to#ar +o#o %ol#en y las nidades en #L, se*9n +o#o lo !ede %er en la 3i*ra :.1

F"%&ra. 0.-. Con3i*ra+i=n del sensor. Al e#!e)ar la *raba+i=n de los datos a!are+er; na %entana en la +al deber; !oner el %alor del %ol#en y as> en +ada %alor e sele++iones entre 0#L y 5 #L, el siste#a *rabar; solo en el #o#ento e se a+e!te el %alor. Para 3inali)ar la *raba+i=n se sele++ionar; e i+ono de +olor ro6o al +ostado del i+ono CONSERVAR . Hrabe +on n !aso de  #L, e#!e)ando de 0- #L.









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F"%&ra. 0.2. "onta6e ex!eri#ental. Obte Obten* n*a a la *ra3 *ra3i+ i+a a de !res !resi= i=n n en 3n+ 3n+i= i=n n del del %ol %ol#e #en n *ra *ra3i 3i+a +a 12, 12, Poste Posterio rior#e r#ente nte de3ina de3ina la %ariab %ariable le In(ersa !e) (o)&en en la +al+ladora, le*o le%ante n *r;3i+o de !resi=n absolta $Pa2 %s in%ersa del %ol#en 1#L2 *ra3i+a 52. Ase*9rese de 'a+er el +orre+to #onta6e +o#o el de la 3i*ra :.8.







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0.2 Deter"na$"'n !e) traa;o en &n pro$eso "sot7r"$o. Use Use el *ra3 *ra3i+ i+o o 1 !ara !ara dete deter# r#in inar ar el ;rea ;rea deba deba6o 6o de la +r% +r%a a la +al +al re!resenta el traba6o reali)ado sobre el aire +ontenido dentro de la 6erin*a.

0.3 Deter"na$"'n !e) n8ero !e o)es !e a"re !entro !e )a ;er"n%a. Deter#ine el n9#ero de #oles tili)ando el %alor de la !endiente y la e+a+i=n 12 de na *r;3i+a de %ol#en en 3n+i=n te#!eratra!resi=n2.



(allando el n9#ero de #oles en 3n+i=n de la !endiente A#2 y la +onstante ni%ersal de los *asesAR2.

nJ Pendiente  RT nJ /5.K-K.81::5&#ol2 8-I.02

+/5.KR+K.81 &#ol







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NJ nRT lnAVFEVO2 NJA /1.-Kx1-/8#ol /1.-Kx1-/8#ol 2AK.81::5&E#olLD2A8-I.0LD2lnA5x1-/0E0-x1 2AK.81::5&E#olLD2A8-I.0LD2lnA5x1-/0E0-x1-/02 /02 NJ A /1.-K /1.-K x 1-/8 #ol 2A5 2A5 :.102A/-.K2 NJ 5.:--------1 &

.5

nJ /1.-K /1.-K x 1-/8 #ol RJK.81::5 &E#olLD VOJ0-x1-/0 #8 VFJ5x1-/0 #8 TJ 8-I.0 LD

El %alor %alor obteni obtenido do del n9#er n9#ero o de de #ole #oless en :.8 es a+e!ta a+e!table ble, , Ex!li Ex!lie. e. (allar llar n %al %alor te=r te=ri+ i+o o del del n9#ero #ero de #ole oles, +ono +ono+i +ie endo ndo s te#!eratra, densidad del aire, altitd, !resi=n at#os37ri+a y %ol#en ini+ial. Si es a+e!table. #ero #oles J #"







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Si se +#!le la ley de 4oyle, !or e a #edida e el %ol#en de la 6erin*a dis#inye, la !resi=n a#enta enton+es la rela+i=n es in%ersa#ente !ro!or+ional y la te#!eratra es +onstante drante la ex!erien+ia.

. .

En la real reali) i)a+ a+i= i=n n de esta esta !r;+t !r;+ti+ i+a a C;l C;l 3e 3e el +o#! +o#!or orta ta#i #ien ento to de la te#! te#!er erat atr ra a del del aire aire dentr dentro o de la 6erin 6erin*a *a. . Ex!l Ex!li ie e #edi #edian ante te n *r;3i+o.

T= constante



Co#o se #estra en el *ra3i+o la te#!eratra es +onstante







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. .


Hra3 Hra3i ie e y des+r des+rib iba a otros otros !ro+ !ro+es esos os ter# ter#od odin in;# ;#i+ i+os os ti tilili+e +e *r;3 *r;3i+ i+os os y ese#as2 y C=#o estos se !odr>an i#!le#entar en el laboratorio.

PROCESO ISOCORICO

inci

PROCESO ISOBARICO

PROCESO ISOTERMICO

al

<. PROBL OBLEMA EMAS 0.1

S!on !on*a  e 5.0 5.0- #ole #oless de n *as *as ide ideal al de de %ol %ol#e #en n V 1J8.- #8 a T1J5I-  se ex!anden isot7r#i+a#ente a V 5J.-- #8 a T5J5I- . Deter#ine a2 el traba6o e reali)a el *as, b2 el +alor a*re*ado al *as y +2 el +a#bio en la ener*>a interna del *as.









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0.5

a2 b2 +2 d2


Se +o#!r o#!ri# i#e e n #ol #ol de aire aire en +ondi ondi+i +io ones est; est;n ndar dar #edia edian nte n !ro+eso isoter#o 'asta red+ir s %ol#en a la #itad, le*o se ex!ande adiab;ti+a#ente 'asta re+!erar s !resi=n ini+ial. A#bos !ro+esos son +asiest;ti+os. (alle?

La te#! te#!era erat tra ra 3ina 3inall El traba traba6o 6o total total real reali)a i)ado do !or !or el *as *as El +alo +alorr total total abso absorbi rbido do !or !or el *as La %ari %aria+i a+i=n =n de ener ener*>a *>a inte interna rna







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Al i*al e en la #;ina 3ri*or>3i+a, 3ri*or>3i+a, en la bo#ba de +alor el +i+lo #;s e#!leado es el de +o#!resi=n de %a!or, %a!or, e 3n+iona de id7nti+a 3or#a e en aella tili)ando los #is#os re3ri*erantes, los re3ri*erantes, los #is#os ele#entos y las #is#as eta!as de 3n+iona#iento. Teniendo en +enta enton+es, e la #is#a #;ina !ede !rod+ir 3r>o y +alor, !are+e +o'erente tili)ar n solo a!arato !ara a#bas 3n+iones. Para Para +onse +onse*i *irr esto esto sin ne+esida ne+esidad d de des#on des#ontar tar la #;in #;ina a en +ada +ada +a#bio +a#bio de esta+i esta+i=n, =n, a!are+ a!are+en en las #;in #;inas as re%ersi re%ersible bles, s, e, e, ane ane 3re+e 3re+ente nte#en #ente te se las +ono+e +o#o bo#bas de +alor re%ersibles, !eden !er3e+ta#ente lla#arse, #;inas 3ri*or>3i+as re%ersibles. Es ta#bi7n n error #y extendido, !ensar e na bo#ba de +alor es n a!arato e !rod+e tanto 3r>o +o#o +alor, ane !or todo lo di+'o est; +laro e esto no es as>. Para 'a+er na bo#ba de +alor re%ersible, lo 9ni+o e 'ay e aBadir a la #;ina es na %;l%la in%ersora de +atro %>as, +o#o la e se re!resenta en la 3i*ra. La %;l%la es el7+tri+a, es de+ir, a++ionada !or n solenoide. Esta %;l%la se inter+ala en el +ir+ito 3ri*or>3i+o y se #anda, *eneral#ente, +on n +on#tador in%ierno/%erano. Al a++ionar la %;l%la se +a#bia el sentido de +ir+la+i=n del 3lido 3ri*or>3i+o, de 3or#a e el e%a!orador se e%a!orador se trans3or#a en +ondensador y +ondensador y a la in%ersa.



"ENTRA!ES E!E"TRI"AS A "AR#N







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Las !lantas a +arb=n !rod+en ele+tri+idad a !artir de la +o#bsti=n de +arb=n, en n *ene *enera rado dorr de %a!o %a!orr e e tran trans3 s3or or#a #a el a*a a*a en %a!o %a!orr de alta alta !res !resi= i=n n y alta alta te#!eratra. El %a!or +ir+la !or na serie de trbinas de %a!or e i#!lsan n *enerador el7+tri+o !ara !rod+ir ele+tri+idad. El %a!or de es+a!e de las trbinas se re3r re3ri* i*er era, a, !or !or +ond +onden ensa sa+i +i=n =n se +on% +on%ie iert rte e en a*a a*a y 3ina 3inal# l#en ente te se de% de%el el%e %e al *enerador de %a!or !ara re+o#en)ar el !ro+eso. Pr;+ti+a#ente todas las +entrales el7+tri+as de +arb=n, n+leares, *eot7r#i+as, ener*>a solar t7r#i+a o t7r#i+a o de +o#bsti=n de bio#asa, as> +o#o al*nas +entrales de *as natral son +entrales ter#oel7+tri+as. El +alor residal de na trbina de *as !ede sarse !ara !rod+ir %a!or y a s %e) !rod+ir ele+tri+idad en lo e se +ono+e +o#o n +i+lo +o#binado +o#binado lo +al #e6ora la e3i+ien+ia. Las +entrales ter#oel7+tri+as no n+leares, !arti+ !arti+la lar#e r#ente nte las de +o#bs +o#bstib tibles les 3=sil 3=siles es se +ono+ +ono+en en ta#bi7 ta#bi7n n +o#o +o#o +entra +entrales les t7r#i+as o +entrales ter#oel7+tri+as +on%en+ionales. +on%en+ionales.

4. OBSE OBSERV RVAC ACIO IONE NES S K.1 Se obser%= e la te#!eratra te#!eratra drante el desarrollo del ex!eri#ento no se #ant%o +onstante, sin e#bar*o no %ario de#asiado. K.5 La reali)a+i=n reali)a+i=n de este laboratorio laboratorio se obser%= obser%= e al reali)ar reali)ar la #edi+iones #edi+iones se debe de tener en +enta el %ol#en de la 6erin*a debe estar en la #edida de 0-#l y as> !ara +ada #edi+i=n dis#inir en #l s+esi%a#ente 'asta e lle*e a los 5#l e es el to!e de la !resi=n !r esi=n e !ode#os a!li+ar.

>. CONC CONCLU LUSI SION ONES ES

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