Recipiente dividido en 3 compartimientos

Dado un recipiente de paredes aislantes dividido internamente en 3 compartimientos A, B y C por tabiques aislantes, cuyos volúmenes son V_a = 0,78 m³, V_b = 0,21 m³, V_c = 0,01 m³. Ambas contienen respectivamente Nitrógeno, Oxígeno y Argón siendo sus temperaturas t_a = 150 °C, t_b = 100 °C y t_c = 50 °C. Además, las presiones son p_a = 2 bar, p_b = 1,5 bar y p_c = 1 bar.

Si se quitan los tabiques, se pide:

• Hallar la presión final de la mezcla y la temperatura final de la misma.

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Recipiente dividido en 2 compartimientos

Dado un recipiente de paredes aislantes dividido internamente en 2 compartimientos A y B por tabiques aislantes, cuyos volúmenes son V_a = 0,78 m³, V_b = 0,21 m³. Ambas contienen respectivamente N₂ y 0₂ siendo sus temperaturas t_a = 150 °C, t_b = 100 °C. Además, las presiones son p_a = 2 bar, P_b = 1,5 bar.

Si se quitan los tabiques se pide:

• Hallar la presión final de la mezcla y la temperatura final de la misma.

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Tres tristes tanques

Una instalación compuesta por tres tanques rígidos y adiabáticos se encuentra interconectada a través de válvulas, conteniendo tres masas de aire m₁, m₂, m³ en kg.

El primer tanque contiene aire a p₁ = 2 bar, t₁ = 20 °C, V₁ = 1 m³. El segundo tanque se encuentra a p₂ = 10 bar, t₂ = 100 °C, V₂ = 0.2 m³. El tercer tanque está a p₃ = 10 bar, t₃ = 120 °C y V₃ = 0.2 m³.

Cuando se abren las válvulas, se pide:

• Estado final de los tanques.

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Hélice en un cilindro con pistón con peso

Un cilindro rígido y adiabático contiene V₁ = 0.5 m³ de aire y que además de soportar la presión atmosférica p₀ = 1 bar, se considera el peso del pistón G_p = 20 kg, cuya superficie es de S = 0.30 m². El recipiente tiene una temperatura de t₁ = 27 °C.

Se agita el aire a través de una hélice que recibe un trabajo en el eje hasta que el V₂ = 1.5 m³.

• a) Calcular el trabajo realizado en el eje
• b) La temperatura.final del aire en el recipiente.

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Tanque comunicado con un cilindro y pistón con trabas

Un tanque rígido y adiabático puede comunicarse con un cilindro cerrado por un pistón que transmite una p₂ = 2 bar (cte). Inicialmente en el tanque hay una masa de aire m = 100 kg a p₁ = 10 bar y t₁ = 300 °C, y el cilindro vacío se comunica al tanque.

Luego se abre la válvula y el pistón en el cilindro barre un volumen V_b = 1 m³ y queda trabado, quedando todo el aire a la temperatura a t₀ = 20 °C.

Calcular:

• a) La p_f del aire
• b) Calor Q intercambiado por el aire
• c) Trabajo del pistón

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Pistón trabado dentro de un cilindro

Dentro de un cilindro rígido y adiabático se encuentra encerrado aire en las condiciones de V₁ [m³], t₁ [°C] y p₁ [bar]. En el mismo, hay un pistón trabado y cargado a una p_p.

Si posteriormente se sueltan las trabas hasta alcanzar una p_p = p₂ [bar], 0btener:

• a) La temperatura y el volumen cuando se alcanza el estado final de equilibrio termodinámico.
• b) Diagrama (P-v) de la transformación.

Datos:

• V₁ = 1.5 m³ 
• t₁ = 90 °C
• p₁ = 4 bar
• p₂ = 10 bar

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Cilindro, válvula y cilindro con dos pistones móviles

Un cilindro vertical A limitado por un pistón móvil sin rozamiento también adiabático, contiene aire en las siguientes condiciones:

• V_Ai = 5 m³ 
• P_Ai = 3 bar
• T_Ai = 500 K

Este cilindro está conectado por medio de una cañería y válvula de paso con un cilindro horizontal B no aislado limitado por dos pistones móviles sin rozamiento de V_Bi = 0,5 m³. El cilindro posee en cada extremo topes que impiden a los pistones seguir su camino cuando V_Bf = 1 m³.

Se abre la válvula de paso y cuando se alcanza el equilibrio termodinámico, determinar:

• a) Presión final (P_f)
• b) Temperatura final (T_f)
• c) Q calor intercambiado con el medio

Las condiciones del medio de referencia son las de la atmósfera:

• P₀ = 1 bar
• T₀ = 300 K 

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