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(83 - O)
Problema 1.
Los sistemas
A
y
B
ilustrados se ponen en contacto térmico (a volumen constante) hasta que
alcanzan el equilibrio.
El sistema
A
esta constituido por 3 kg de helio a la temperatura inicial de 300
K.
El sistema
B
consta de 2 kg de aire a la temperatura inicial de 400
K.
Determinar:
a) La temperatura final ,
TI
común para los dos sistemas, b) la variación en la entropía de
cada sistema, e) la variación en la entropía del sistema compuesto por
A
y
R,
e) en base a su
respuesta en (d), indicar si el proceso es reversible, irreversible o imposible.
Partd r(gidllllilillb,;lka
Pllrl'd dg/da dlallrmkn
L ....
III!'l!!!!"'!!I-' ..
helio .
~T
. ire
Sistema A
4
SLflenuz B
.
~I ~ ~I
Esfado inicial
Prlred "g/da adiabá/lcn
Pared rigil/a dinlt!rm/m
L .....
~'
..
helh,) '
aire
SiSlenlf{
AJ
Sistemo
B
7;f ~···.~
Ts,
Estadofinal
natos:
m A
=
3 kg,
T
Ai
=
300
K, C
VA
=
3.12
kJlkgK,
m.
~
2 kg,
T
B ,
~
400
K, C
v•
~
0.72
kJlkgK
Solució,, :
Pfl.m i .
La ley Cero establece ql.le cuando dos sistemas interactúan térmicamente, en el estado final
de equilibrio la temperatura de ambos sistemas es la misma. Para determinar esta
temperatura final,
TAl
=
T
BI
=
TI
'
de equilibrio procedemos de la siguiente manera:
Dado que los sistemas
A
y
B
están confi nados en un rec ipiente de paredes rígidas
adiabáticas, entonces no tienen interacción mecánica ni térmica con los alrededores, por
lo que,
tlU=(!!.UA+tlUB)=Q - W=O;
dedonde
tlUA=-tlUB,esdecir,
242
[(3)(3 12)(300)
+
(2)(0.72)(400)
J
(kg)(~)(
K)
kgK
[(3)(3 12)+ (2)(072)J
(k
g ) (
k~
J
313.33
~~ ~313.33
K
K
