Se tiene un cilindro horizontal adiabático, provisto de un émbolo también adiabático que puede deslizar sin rozamiento, y en cuyo interior hay n = 5 mol de un gas ideal con c
v = 21 J/(mol·K). La masa del émbolo es M = 25 kg y su capacidad calorífica puede considerarse despreciable. Sobre la cara exterior del émbolo actúa únicamente y en todo momento la presión atmosférica P
0 = 90 kPa. Inicialmente el gas se encuentra en equilibrio a T
1 = 440 K y P
1 = 98 kPa y el émbolo esta fijado por unos topes.
En cierto instante se sueltan los topes y como consecuencia del desequilibrio mecánico el émbolo comienza a desplazarse.
- Se pide calcular, para el instante en que el volumen del cilindro se ha incrementado un 5 % respecto al inicial: temperatura y presión del gas, el trabajo intercambiado por el sistema cilindro+gas+émbolo y la velocidad del émbolo.
Supóngase que la expansión del gas es suficientemente lenta como para que el proceso pueda considerarse cuasiestático a pesar del desequilibrio mecánico.
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