Cuatro procesos no cuasiestáticos

De Laplace

Revisión de 17:11 8 abr 2014

Enunciado

Se tiene un cilindro horizontal cerrado por un pistón, en cuyo interior hay aire seco (considerado un gas ideal diatómico). Inicialmente, el aire interior se encuentra a 450\,kPa y 333\,K, ocupando un volumen de 1000\,cm\tss{3}. El ambiente se encuentra a 100\,kPa y 296\,K, valores que no cambian en ningún momento.

Las paredes del cilindro son adiabáticas. El pistón está inicialmente limitado por un tope y forrado de forma que está aislado térmicamente.

Se realiza entonces el siguiente proceso compuesto: \begin{itemize} \item[A$\to$B] Se libera bruscamente el tope, dejando que el gas se expanda sin quitarle el aislante térmico. \item[B$\to$C] Una vez que se ha alcanzado de nuevo el equilibrio y sin volver a fijar la tapa, se quita bruscamente el aislante térmico, dejando que el sistema evolucione. \end{itemize} Ninguno de los dos pasos es cuasiestático.

Para este proceso \begin{itemize} \item[\textbf{a.1)}] Calcule la presión, volumen y temperatura del gas en los estados B y C. \item[\textbf{a.2)}] Halle el trabajo y el calor netos que entran en el sistema, así como la variación de energía interna, en los pasos A$\to$B y B$\to$C. \item[\textbf{a.3)}] Halle la variación de entropía del sistema, del ambiente y del universo en cada uno de los dos pasos. \end{itemize}

Suponga ahora que, partiendo del mismo estado inicial se realizan los dos desbloqueos en orden inverso, es decir, \begin{itemize} \item[A$\to$D] Se quita bruscamente el aislante térmico, sin quitar el tope \item[D$\to$E] Sin volver a poner el aislante, se libera bruscamente el tope. \end{itemize} Ninguno de los dos pasos es cuasiestático.

Para este nuevo proceso, calcule las mismas magnitudes que en el caso anterior, es decir: \begin{itemize} \item[\textbf{b.1)}] Calcule la presión, volumen y temperatura del gas en los estados D y E. \item[\textbf{b.2)}] Halle el trabajo y el calor netos que entran en el sistema, así como la variación de energía interna, en los pasos A$\to$D y D$\to$E. \item[\textbf{b.3)}] Halle la variación de entropía del sistema, del ambiente y del universo en cada uno de los dos pasos. \end{itemize}

Empléense las tablas adjuntas para anotar los resultados