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Problema 1.
Se desea variar la temperatura de un sistema constituido por 2 kg de helio desde una
temperatura inicial de 450 K hasta una temperatura final de 500 K, lo cual puede lograrse
mediante dos fannas alternas:
La primera (Figura 1) consiste en poner al sistema en contacto térmico (a volumen
constante) con W1 almacén a temperatura de 500 K, hasta que ambos llegan al equilibrio. La
segunda (Figura 2) consiste en poner al sistema en contacto térmico con otro sistema que
consta de 1 kg de helio a la temperatura inicial de 600 K, hasta que ambos alcanzan el
equilibrio. Indicar mediante cálculos de entropía ¿cuál de las dos formas de variar la
temperatura del sistema se desvía más de un proceso reversible?
b.tlio 2!,&
iste~:
T. .,;'14.~ , ,
~:Aimacl¡, ¡'érmiel;
. Ta'm""; 500 K
figur:d I
Pa'td ,Igido adialJrjtica PortU dg/da d,·alimlica Partd rig/dll O/fiobliticlI Po'td ritido dialümica
Estado inicial Es/ado final
Figur2 2
Para saber cual de las dos formas de variar la temperatura del sistema se desvía más de un
proceso reversible, debemos calcular la variación en la entropía del unjverso para cada una
de ellas y ver cual está mas alejada del valor cero que es el que caracteriza a un proceso
reversible.
Forma 1
Datos: m ~ 2 kg, Cv ~ 3. 12 kJ/kgK
Solución :
Dado que el sistema interactúa únicamente en fonna térmica con los alrededores, su
vol umen permanece constante. La Ley Cero de la Tenllodinámica establece que cuando dos
sistemas llegan al equilibrio térmico deben tener el mismo valor de temperatura; y como el
almacén térmico se caracteriza por mantener su temperatura, T"I... constante, entonces la
temperatura final , Ti del sistema debe coincidir con la del almacén, TJ = Tal... = 500 K .
La variación en la entropía del sistema esta dada como:
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