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Problema 1.
Un sistema que consta de 1 kg de hidrógeno experimenta los cambios que se describen a
continuación:
l---t2 : expansión libre adiabática, triplicando su volumen;
2--t3: compresión isobárica reversible, hasta adquirir
el
volumen inicial;
3---t4: el sistema adquiere la temperatura inicial al ponerlo en contacto térmico
(a volumen constante) con un almacén, hasta que ambos alcanzan el equilibrio.
a) Para cada uno de los procesos descritos, determine las variaciones en entropía del
sistema, los alrededores
y
el universo; b) indique en cada caso si el proceso es reversible,
irreversible o imposible; e) determine la variación total en la entropía del sistema.
Dalos: m
~
1 kg,
R
~
4.124
kJ/kgK,
Cv~
10.085
kJ/kgK
Solución:
PliSO
J.
El
sistema se
encuentra en el estado inicial
(p¡.
V¡ ,
r;)
y
pasa al estado 2, mediante una
expansión libre adiabática en la que su volumen se triplica; esto significa que:
a)
6S,~, (alred)~O ,
b) T,
~T"
e)
V,
~31';
De la ecuación de estado de gas ideal
PV
=
mRT
determinarnos:
El estado 2 queda caracterizado corno:
(~,
V
2 •
r;)
=(
~
,
3~,
T¡ )
La variación en la entropía del sistema para el proceso
(1~2)
está dada como:
.
(
kJ ]
kJ
e)
6S, ~, (s>sI) ~ mRln(3)~(1
kg) 4.124
kgK
ln(3)~4.531
K
Dado que:
6S,~,
(univ)
~ 6S, ~,
(sisl
) +6S,~,
(alred);
entonces:
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