Compresión de un cilindro con tabique diatérmano

Se dispone de un cilindro adiabático, dotado de un émbolo también adiabático que desliza con rozamiento, y que inicialmente está dividido en dos cámaras A y B por un tabique fijo, rígido y diatérmano.

En la cámara B hay n_B = 10 mol de un gas ideal de c_v,B^∗ = 30 J/(mol·K), ocupando un volumen V_B = 0,25 m³. En la cámara A hay n_A = 100 mol de un gas de ecuación térmica

Pv = RT + ( a + b/T ) P

siendo a = −3·10⁻³ m³/mol; b = 0,6 K·m³/mol y c_p,A^∗ = 29 J/(mol·K).

Inicialmente el sistema está en equilibrio, siendo P_A1 = P₀ = 1 bar y T₁ = T₀ = 300 K (iguales a las condiciones del ambiente).

Se comprime el gas hasta alcanzar P_A2 = 20 bar y T₂ = 720 K (estado 2).

Se pide:

• Demostrar que c_p,A = c_p,A^∗ − 2 bP/T₂ 
• Hallar la ecuación calórica del gas A, h_A = h_A(T,P), tomando como referencia el estado ambiente.
• Hallar la ecuación entrópica del gas A, s_A = s_A(T,P), tomando como referencia el estado ambiente.
• Hallar V_A,1, P_B,1, P_B,2 y V_A,2 
• Calcular el trabajo en el proceso 1-2
• Calcular la exergía destruida en el proceso en el conjunto del cilindro.
• Calcular la variación de exergía de A y la de B, razonando sus respectivos signos.

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