Guía de actividades y rúbrica de evaluación - Unidad 1- Fase 3 - Apropiación de conceptos y ecuaciones de la Primera Ley de la Termodinámica (1)

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Universidad Nacional Abierta y a Distancia
Vicerrectoría Académica y de Investigación
Curso: Termodinámica
Código: 201015
Guía de actividades y rúbrica de evaluación – Fase 3
Aplicación de la Primera Ley de la Termodinámica en situaciones
industriales
1. Descripción de la actividad
Tipo de actividad: En grupo colaborativo
Momento de la evaluación: Intermedio
Puntaje máximo de la actividad: 125 puntos
La actividad inicia el: martes,
Con esta actividad se espera conseguir los siguientes resultados
de aprendizaje:
Aplicar los principios de conservación de la energía, la Primera Ley de la
Termodinámica y la estimación de propiedades para el análisis de
procesos y sistemas mediante el estudio de situaciones industriales
específicas.
La actividad consiste en:
Actividades individuales:
Cada estudiante deberá, de forma individual, presentar el desarrollo de los
siguientes ejercicios en un documento Word en el foro, este trabajo
individual no se debe colgar en el Entorno de evaluación.
1. En un diagrama PV trace las trayectorias para cada uno de los
siguientes procesos que ocurren en forma sucesiva en un sistema
cerrado consistente en 2 moles de aire a condiciones estándar de presión
y temperatura.
○ Proceso 1: isobárico hasta duplicar la temperatura inicial
○ Proceso 2: isotérmico hasta triplicar el volumen del
estado inicial
○ Proceso 3: isocórico hasta reducir la temperatura al
valor del estado inicial
○ Proceso 4: isotérmico hasta reducir el volumen al valor inicial.
20 de septiembre de 2022
16La actividad finaliza el:
domingo, 16 de octubre de 2022
2. Calcular el trabajo realizado sobre un sistema constituido por 0,280 kg
de monóxido de carbono que se encuentran inicialmente a una presión
teniendo en cuenta que el gas se comprime isotérmicamente hasta
que la presión alcanza un valor de 550 kPa.
3. Un mol de nitrógeno se somete a los siguientes
procesos reversibles:
a. El vapor inicialmente se encuentra a una presión de 27.22 atm y
426.7°C y se expande isotérmicamente hasta una presión de
5.44 atm.
b. Posteriormente se enfría a volumen constante hasta una presión
d. Se comprime adiabáticamente hasta 27.22 atm
e. Por último, se calienta a presión constante hasta llegar a
su temperatura inicial.
3.1. Determine para cada una de las etapas las siguientes magnitudes:
✔ Calor (Q)
✔ Trabajo (W)
✔ Cambio de energía interna (ΔU)
✔ Cambio de entalpía(ΔH)
3.2.
3.3. Ubique en un diagrama P-V cada uno de los estados del gas.
en kPa que será asignada por su tutor y a una temperatura de 400 K,
de 3.40 atm.
c. Luego, se transforma a presión constante hasta un volumen de 244.9 L
Determine las mismas magnitudes para el ciclo completo.
Actividades colaborativas:
Este trabajo colaborativo corresponde a la primera fase de la situación problema
del curso, el proyecto está orientado a la construcción y cálculo de un ciclo
termodinámico, para esta primera fase solo se desarrollará una exploración de
los componentes de un 4 ciclo y sus propiedades termodinámicas básicas. A
continuación, se presenta la situación problema que se trabajará.
Situación industrial:
El pasado 20 de febrero el gobierno nacional firmó la Resolución 227 de
2022 en la que permite, define y establece todos los mecanismos y
procedimientos para el uso industrial del cannabis en sectores como
alimentos, bebidas y también usos textiles. El cannabis
cannabinoides de dos tipos principalmente,
tetrahydrocannabinol (THC) y cannabidiol (CBD), mientras que el THC tiene
industrial se enfoca en la extracción de estos últimos para ser
sido comprobados.
La extracción de CBD se realiza a partir de la matriz vegetal haciendo uso
de un solvente como CO2 mediante un proceso denominado ciclo de
extracción por fluidos supercríticos. En este proceso, el CO2 ingresa a una
bomba a una presión de 55 bar y una temperatura de 262,73 K, al salir de
la bomba su presión ha aumentado a 345 bar y su temperatura es de
289,35 K. El CO2 inmediatamente ingresa a un calentador con el fin de
aumentar su temperatura hasta 377,04 K mientras que su presión se
mantiene constante. Luego, el CO2 ingresa a un equipo extractor en donde
tiene contacto con la matriz vegetal de cannabis y es allí donde los CBD se
solubilizan y se unen a la corriente de CO2, en este extractor las
condiciones de temperatura y presión permanecen constantes. Del
extractor entonces sale una corriente de CO2 con los CBD, esta corriente
ingresa a un expansor en el que la presión cae hasta 55 bar y la
temperatura desciende hasta 291,37 K, en este punto los CBD dejan de ser
solubles y se retiran como producto de interés. Por último, el CO2 ingresa
262,73 K manteniendo la presión constante, de esta forma el CO2 llega
nuevamente a su estado inicial y comienza nuevamente el ciclo.
contiene compuestos
efectos psicoactivos, el CBD tiene nula o baja psicoactividad. El uso
incorporados en fármacos, alimentos o bebidas dados los beneficios que han
a un enfriador que se encarga de disminuir aún más la temperatura hasta
a. Elaborar un diagrama de bloques en Excel representando la
totalidad de equipos involucrados en la situación industrial, el
diagrama debe incluir todas las corrientes de entrada y salida de
cada equipo, de tal forma que todos los equipos se encuentren
conectados por líneas de flujo (Anexo 1: Formato Fase 3). Cada
equipo debe ser representado por un bloque rectangular, cada
corriente se representa con una flecha delgada y numerada. (Ver
Ejemplo Diagrama de bloques en webconferencia).
b. Con base en los datos de presión y temperatura, se deben leer en
las tablas de CO2 las entalpías para cada una de las corrientes
enumeradas en el diagrama de bloques y presentarlas en una tabla
(Anexo 1: Formato Fase 3).
c. Determinar el trabajo que ingresa y sale del ciclo, así como el calor
de entrada y el calor de salida.
 A partir de la situación descrita, con base en las conferencia realizadas y
 usando el sentido común y organización que caracterizan a un ingeniero,
 el grupo debe:
Para el desarrollo de la actividad tenga en cuenta que:
En el entorno de Información inicial debe:
● Consultar la agenda del curso y programar su tiempo con base en la
fecha de entrega.
En el entorno de Aprendizaje debe:
● Consultar las conferencias desarrolladas para esta Unidad e
discusión - Unidad 1 - Fase 3 - Aplicación de la Primera Ley de la
Termodinámica en situaciones industriales. Recuerde que es en este
foro donde debe hacer entrega de sus ejercicios individuales.
Aunque en el foro también se construye el trabajo colaborativo, este
se entrega en el Entorno de evaluación.
En el entorno de Evaluación debe:
● Entregarse por parte del líder del grupo, el trabajo colaborativo en el
Anexo 1: Formato Fase 3.
Evidencias de trabajo independiente:
Las evidencias de trabajo independiente para entregar son:
● Entrega en el foro de un documento individual en Word con portada
y procedimientos de cálculo realizados con editor de ecuaciones.
● Participación activa en la elaboración del trabajo grupal.
Evidencias de trabajo grupal:
Las evidencias de trabajo grupal a entregar son:
En caso de que la actividad requiera la entrega de productos grupales,
señálelo en la lista desplegable y regístrelos en una lista en este espacio.
✔ Entrega en el Entorno de evaluación del Anexo 1: Formato Fase 3
interactuar de forma activa y oportuna en el Foro de
3. Lineamientos generales para la elaboración de las
evidencias de aprendizaje a entregar.
individuales, cada estudiante puede iniciar el trabajo
 Para evidencias elaboradas independientemente, tenga en cuenta las
 siguientes orientaciones.
 Cada estudiante debe desarrollar de forma individual los ejercicios que se
 mencionan en la primera parte de la guía bajo el título Actividades
 individuales, estos ejercicios refuerzan su comprensión de las temáticas
 y no esta relacionados con la parte colaborativa como tal. Debe entregar
 en el mismo foro un documento en Word usando el editor de ecuaciones
 con el desarrollo de los procedimientos.Para evidencias elaboradas en grupo colaborativamente, tenga en
 cuenta las siguientes orientaciones: Luego de haber desarrollado los
 ejercicios
 colaborativo, entre todos los integrantes del grupo, deberán analizar y
 desarrollar los cálculos solicitados para la situación industrial. El producto
 a entregar es el Anexo 1: Formato Fase 3 debidamente diligenciado,
 este Anexo se encuentra en la misma carpeta donde esta ubicada esta
 Guía. El producto a entregar, será ese Anexo diligenciado, el líder del
 grupo lo debe subir al Entorno de Evaluación en el espacio Unidad 1 -
 Fase 3 - Aplicación de la Primera Ley de la Termodinámica en situaciones
 industriales - Rúbrica de evaluación y entrega de la actividad Tarea.
 1.Todos los integrantes del grupo deben participar con sus aportes en el
 desarrollo de la actividad.
2. En cada grupo deben elegir un solo integrante que se encargará de
entregar el producto solicitado en el entorno que haya señalado el
docente.
3. Antes de entregar el producto solicitado deben revisar que
cumpla con todos los requerimientos que se señalaron en esta guía de
actividades.
4. Solo se deben incluir como autores del producto entregado, a los
Tenga en cuenta que todos los productos escritos individuales o grupales
deben cumplir con las normas de ortografía y con las condiciones de
presentación que se hayan definido.
En cuanto al uso de referencias considere que el producto de esta
En cualquier caso, cumpla con las normas de referenciación y evite el
plagio académico, para ello puede apoyarse revisando sus productos
escritos mediante la herramienta Turnitin que encuentra en el campus
virtual.
Considere que en el acuerdo 029 del 13 de diciembre de 2013, artículo
99, se considera como faltas que atentan contra el orden académico,
entre otras, las siguientes: literal e) “El plagiar, es decir, presentar como
de su propia autoría la totalidad o parte de una obra, trabajo,
documentoo invención realizado por otra persona. Implica también el uso
de citas o referencias faltas, o proponer citas donde no haya coincidencia
entre ella y la referencia” y liberal f) “El reproducir, o copiar con fines de
lucro, materiales educativos o resultados de productos de investigación,
que cuentan con derechos intelectuales reservados para la Universidad”
Las sanciones académicas a las que se enfrentará el estudiante son las
siguientes:
a) En los casos de fraude académico demostrado en el trabajo
académico o evaluación respectiva, la calificación que se impondrá será
de cero puntos sin perjuicio de la sanción disciplinaria correspondiente.
b) En los casos relacionados con plagio demostrado en el trabajo
académico cualquiera sea su naturaleza, la calificación que se impondrá
será de cero puntos, sin perjuicio de la sanción disciplinaria
correspondiente.
integrantes del grupo que hayan participado en el desarrollo y consolidación
del trabajo grupal.
actividad debe cumplir con las normas APA 7.0.
3. Formato de Rúbrica de evaluación
Tipo de actividad: En grupo colaborativo
Momento de la evaluación: Intermedio
La máxima puntuación posible es de 125 puntos
Primer criterio de
evaluación:
de un documento
individual en Word
con portada y
procedimientos de
cálculo realizados
con editor de
ecuaciones.
Nivel alto: El estudiante entrega en el foro un documento en
Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener
entre 6 puntos y 10 puntos
Nivel Medio: El estudiante entrega en el foro un documento en
Word con los procedimientos de sus ejercicios individuales pero no
usa el editor de ecuaciones de Word.
Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener
entre 2 puntos y 5 puntos
Este criterio
representa 10
puntos del total
de 125 puntos de
la actividad.
Nivel bajo: El estudiante no entrega en el foro un documento en
Word con los procedimientos de sus ejercicios individuales usando
el editor de ecuaciones de Word.
Si su trabajo se encuentra en este nivel puede
obtener entre 0 puntos y 1 puntos
Segundo criterio
de evaluación:
Nivel alto: El estudiante resuelve correctamente todos los
ejercicios individuales aplicando la Primer Ley de la
Termodinámica.
Aplicación de
conceptos y cálculos
de Primera Ley en
la resolución de
problemas.
Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener
entre 25 puntos y 40 puntos
Nivel Medio: El estudiante resuelve correctamente algunos
de los ejercicios individuales aplicando la Primer Ley de la
Termodinámica.
Este criterio
representa 40
puntos del total
de 125 puntos de
la actividad
Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener
entre 9 puntos y 24 puntos
Nivel bajo: El estudiante no resuelve correctamente
ninguno de los ejercicios individuales aplicando la Primer
Ley de la
Termodinámica. Si su trabajo se encuentra en este nivel
puede obtener entre 0 puntos y 8 puntos
Entrega el foro
Word con los procedimientos de sus ejercicios individuales
desarrollados usando el editor de ecuaciones de Word.
Tercer criterio de
evaluación:
Entrega en el
Entorno de
Anexo 1:
Formato
Fase 3
Nivel alto: El grupo colaborativo entrega el Anexo
1: Formato de la Fase 3 debidamente diligenciado.
Si su trabajo se encuentra en este nivel puede
obtener entre 6 puntos y 10 puntos
Nivel Medio: El grupo colaborativo entrega el Anexo 1:
Formato de la Fase 3 pero no esta diligenciado
completamente. Si su trabajo se encuentra en este
nivel puede obtener entre 2 puntos y 5 puntos
Este criterio
representa 10
puntos del total
de 125 puntos de
Nivel bajo: El grupo colaborativo no entrega el
Anexo 1: Formato de la Fase 3.
Si su trabajo se encuentra en este nivel
puede obtener entre 0 puntos y 1 puntos
la actividad
Cuarto criterio de
evaluación:
Representación
de un ciclo
termodinámico
por medio de un
diagrama de
bloques
Nivel alto: El grupo entrega un diagrama de
bloques completo y elaborado de forma correcta.
Si su trabajo se encuentra en este nivel puede
obtener entre 13 puntos y 20 puntos
Nivel Medio: El grupo entrega un diagrama
de bloques incompleto o elaborado
incorrectamente
Si su trabajo se encuentra en este nivel puede
obtener entre 6 puntos y 12 puntos
Este criterio
representa 20
puntos del total
de 125 puntos de
la actividad
Nivel bajo: El grupo no entrega diagrama de bloques o
entrega un diagrama que no corresponde a lo solicitado en
la guía.
Si su trabajo se encuentra en este nivel puede
obtener entre 0 puntos y 5 puntos
Quinto criterio de
evaluación:
Lectura y cálculo de
propiedades
termodinámicas de
un ciclo
termodinámico
Nivel alto: El grupo identifica de forma correcta y completa
los valores de entalpía de todas las corrientes involucradas en
el diagrama de bloques.
Si su trabajo se encuentra en este nivel puede
obtener entre 13 puntos y 20 puntos
Nivel Medio:El grupo identifica de forma incorrecta
o incompleta los valores de entalpía de las
evaluación el
corrientes involucradas en el diagrama de bloques
Este criterio
representa 20
puntos del total
de 125 puntos de
la actividad
Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener
entre 6 puntos y 12 puntos
Nivel bajo: El grupo no identifica los valores de entalpía
de todas las corrientes involucradas en el diagrama de
bloques. Si su trabajo se encuentra en este nivel
puede
obtener entre 0 puntos y 5 puntos
Sexto criterio
de
evaluación:
Nivel alto: El grupo entrega un procedimiento correcto y
completo con el cálculo del trabajo y calor en un
dispositivo Si su trabajo se encuentra en este nivel
puede obtener entre 13 puntos y 20 puntos
Nivel Medio: El grupo entrega un procedimiento incorrecto
o incompleto para el cálculo del trabajo y calor en un
dispositivo Si su trabajo se encuentra en este nivel
puede obtener entre 6 puntos y 12 puntos
Nivel bajo: El grupo no entrega un procedimiento con
el cálculo del trabajo y calor en un dispositivo
Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener
entre 0 puntos y 5 puntos
Cálculo de
trabajo y calor en
termodinámico.
Este criterio
representa 20
puntos del total
de 125 puntos
de la actividad
Séptimo
criterio de
evaluación:Nivel alto: El estudiante participa activamente en la
elaboración del trabajo grupal
Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener
entre 4 puntos y 5 puntos
Participación activa
en la elaboración
del trabajo grupal
Nivel Medio: El estudiante participa de forma pasiva
en la elaboración del trabajo grupal
Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener
entre 2 puntos y 3 puntos
Este criterio
representa 5
puntos del total
de 125 puntos de
la actividad
Nivel bajo: El estudiante no participa en la elaboración
del trabajo grupal
Si su trabajo se encuentra en este nivel puede obtener
entre 0 puntos y 1 puntos
dispositivos
utilizados en un ciclo