Caída de una masa sobre un émbolo diatérmano

El depósito adiabático y rígido de la figura, de sección interna 0,1 m², está dividido en dos cámaras A y B por un émbolo diatérmano de masa, espesor, capacidad calorífica y rozamiento despreciables. En cada cámara hay n = 2 mol de un gas ideal de c_v = 21 J/mol K, inicialmente a P₁ = 1 bar y T₁ = 300 K. El émbolo tiene un vástago rígido sin rozamiento que sale al exterior, y está unido a la plataforma P.

Desde una cierta altura z medida desde P, se deja caer una masa M = 100 kg sobre P. Al alcanzarse un nuevo equilibrio, la presión en A resulta ser P_A,2 = 120500 Pa.

Despreciando las capacidades caloríficas de todos los elementos sólidos, así como sus deformaciones, y el calor intercambiado con el ambiente, hallar:

• Presión final en B, P_B,2 (Pa)
• Temperatura final del gas T₂ (K)
• Volumen final de la cámara A, V_A,2 (m³)
• Altura z (m)
• Generación entrópica interna del depósito en el proceso (J/K)
• Variación de exergía ∆B_A+B del depósito (J), razonando su signo

Estado ambiente:

• T₀ = 300 K
• P₀ = 1 bar

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