Página 289 - Coordinación de Servicios de Información

Problema 2.
Un sistema que consta de 2 kg de helio, inicialmente a 624 kPa y 2 m3 experimenta los
cambios quc se describen a continuación:
1-2: expansión libre adiabática, triplicando su volumen~
2-3: el sistema se pone en contacto térmjco (a volumen constante) con un almacén, cuya
temperatura es el triple del valor de la temperatura inicial del sistema, hasta que ambos
llegan al equilibrio.
3-4: el sistema adquiere el volwnen inicial al efectuarse un cambio isotérmico.
Llenar la tabla indicando en la última columna si el proceso es reversible o irreversible.
TlK ,<,S/kJK '
Sistema Alrededores Universo
I
2
3
4
Dato,.: m ~ 2 kg, R ~ 2.08 kJ/kgK, Cp ~ 5.20 kJ/k gK
Solución :
Paso l .
o
• 1i- . ».
; ~'" t "Yl,
Se conoce la presión y el volumen en el estado inicial , por lo que de la ecuación de estado
de gas ideal P V = mRT se detemlina la temperatura
a) T. - ~r-;
1- mR
(624 ~)r 2 m' )
(2 k g )(2.08 ~"--)kgK
300 ~~300K
kJ
K
El sistema pasa de l estado I al estado 2 mediante una expansión libre adiabática en la que
su vol umen se triplica; esto es que:
bl 6.S,~, (alred) ~ O, el v, ~ 3V, ~ 6 m', d) T, ~ T, ~ 300 K
De la ecuación de estado de gas ideal PV = mRT determinamos,
(2 kg) (2 .08 ~) ( 3 00 K)
el p ~ mRT, ~ kgK
2 V
2
6 m ) 208 ~ ~ 208 kPa
m
La variación en la entropia del sistema para el proceso ( 1----+2) está dada como
280