Problema 4_
Un sistema que cons.ta de
2
k~
de he!io se somete en fonna independiente a dos procesos
(en
~bos
casos partlen.do el sistema de las mismas condiciones iniciales):
El
pnmer proceso consiste en poner al sistema en contacto ténnico (a volumen constante)
c?n un almacén cuya temperatura es tres veces mayor que la temperatura inicial de!
Sistema, hasta que ambos llegan al equilibrio.
El segundo
p.ro~eso
consiste en una expansión libre adiabática del sistema, hasta que su
volumen se tnphca.
Indicar en cual de los dos procesos se pnx!uce:
a) la máxima variación en la entropía del sistema.
b) la menor variación en la entropía del universo.
e) ¿Cuál de los dos procesos
se
desvía menos de un proceso reversible?
Datos: m
=
2 kg,
R
=
2.08 kJlkgK.
Cp=
5.20
kJ/kgK
Con los datos de
el' )'
R ,
se obtiene que
CI'
=
el' -
R
=] _12
~
kgK
Solució,,:
Primer proceso:
SI~I"ftUj
T,
El sistema está inicialmente en un estado caracterizado por las variables
(P"
V"
7;),
e
intercambia energía calorifica con un almacén ténnico cuya temJX.ratura es
T",,,,
=
37;
hasta
que alcanzan e! equilibrio.
De acuerdo con la Ley Cero de la Tennodinámica cuando
el
sistema y
el
almacén lleguen al
equilibrio deberán alcanzar el mismo valor de temperatura: como
el
almacén ténnico
intercambia calor sin modificar su temperatura, entonces la temperatura final de equilibrio
coincide con la de! almacén; esto es
TI
'"
T .....
'"
37;
De la ecuación de estado de gas ideal, la presión final del sistema está dada como,
105
1...,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106 108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,...196