La figura representa un cilindro con paredes térmicamente aislantes, con un émbolo central móvil sin rozamiento y también aislado térmicamente. A cada lado del émbolo hay 54 l de un gas perfecto cuyo calor específico a presión constante es cp=4 cal/molK, a la presión de 1 atm y 0 oC. Mediante una resistencia eléctrica se suministra calor al gas del lado izquierdo; esta porción de gas se expande y comprime la de la derecha hasta que su presión resulta ser 7.29 atm. Calcular: a) temperatura final del gas de la izquierda; b) trabajo realizado sobre el gas de la derecha, teniendo en cuenta que este gas por estar totalmente aislado no puede intercambiar calor; c) calor suministrado al gas de la izquierda. Constante de los gases perfectos: R=2 cal/molK; 1 atm=101324.72 N/m2. Problema de Teoría Cinética de los Gases.
El volumen cilíndrico de la figura, de sección constante S=1 m2, consta de dos cámaras A y B separadas entre sí por un pistón que a su vez va unido mediante un resorte lineal de constante elástica k=3 N/m a otro pistón provisto de un vástago. El compartimento A contiene helio y el B nitrógeno molecular. La superficie lateral del cilindro es impermeable al calor, lo mismo que los pistones, pero en cambio la base del rectángulo que limita el compartimento B es perfectamente permeable al calor. Inicialmente los dos compartimentos tienen el mismo volumen Vo=2 m3 y la misma presión Po=105 N/m2, siendo su temperatura inicial también la misma e igual a la temperatura constante de la atmósfera exterior. Muy lentamente se va desplazando el vástago hacia la derecha hasta llegar a un estado final en el que la presión en el compartimento A duplica su valor inicial. Sabiendo que los dos pistones se pueden mover sin ningún rozamiento a lo largo del cilindro y que el resorte está inicialmente descargado, se desea calcular el trabajo mecánico que es preciso realizar para hacer esa transformación. Problema de Teoría Cinética de los Gases.
Calcular la potencia necesaria para comprimir hasta una presión de 5 kg/cm2 10 m3/h de aire tomado inicialmente a la presión de 760 mm de Hg y a 27 oC: a) cuando la compresión es isoterma; b) cuando la compresión es adiabática (γ=1.4). Se considera el aire como un gas perfecto. Tómese 1 atm=1 kg/cm2=101324.72 N/m2. Problema de Teoría Cinética de los Gases.
Cien litros de oxígeno a 20 oC se calientan a volumen constante, comunicando 2555 calorías. Calcular el incremento de la presión en pascales. Se conoce cv=5 cal/molK; R=2 cal/molK. Problema de Teoría Cinética de los Gases.
Un tanque contiene 2.73 m3 de aire a una presión P1=24.6 atm. El aire se enfría hasta que su presión sea P2=14 atm. Se conoce γ=1.41. ¿Cuál será la disminución de su energía interna? Tómese 1 atm=101324.72 N/m2. Problema de Teoría Cinética de los Gases.
