Cilindro adiabático dividido en dos cámaras

Se dispone de un cilindro adiabático dotado de un émbolo horizontal también adiabático, de sección A = 0,5 m² y masa M = 700 kg, que puede deslizar sin rozamiento, y por cuya cara exterior actúa únicamente la presión ambiente P₀ = 1 bar.
El interior está dividido en dos cámaras A y B por un tabique fijo, rígido y diatérmano. En A se tienen n_A = 100 mol de un gas de ecuación térmica P ( v − b ) = RT siendo b = 2·10⁻³ m³/mol y c_v = 20 J/mol·K, a P_A1 = 10 bar y T₁ = 500 K. En B hay n_B = 30 mol del mismo gas.
Se retira el aislamiento térmico al cilindro, tras lo que se alcanza un nuevo estado de equilibrio (estado 2). Posteriormente, se rompe el tabique interior, lo que lleva al sistema a un nuevo estado de equilibrio (estado 3).
Se pide:

• 1. Presión en cada cámara en el estado 2 (bar).
• 2. Calor y trabajo intercambiados por el sistema cilindro+gas+émbolo en el proceso 1-2 (J).
• 3. Variación de exergía total en el proceso 1-2 del sistema cilindro+gas+émbolo (J).
• 4. Calor y trabajo intercambiados por el sistema cilindro+gas+émbolo en el proceso 2-3 (J).
• 5. Destrucción exergética total en el proceso 2-3 (J).

Datos adicionales:

• Temperatura ambiente T₀ = 300 K.

Despréciese la capacidad calorífica de todos los elementos sólidos.
 

Ver problema resuelto