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Hola, hace rato estoy trancado con este ejercicio:
"Dos sistemas cerrados adiabáticos, se comunican a través de una tubería adiabática que posee una válvula en posición cerrada. El sistema de la izquierda es rígido y posee nitrógeno en su interior, una masa de 10 kg, una presión inicial de 4,5 atm (1 atm=1,013x10^5 Pa) y una temperatura inicial de 70°C. El sistema de la derecha está formado por oxígeno encerrado por un pistón móvil, la masa del oxígeno es 5 kg, su temperatura inicial es de 40°C y la presión en el exterior del pistón es 3 atm. En un instante determinado, se abre la válvula y los gases se mezclan completamente, hasta formar un sistema homogéneo en estado de equilibrio" Determinar la temperatura final.
Bueno, se tiene entonces un sistema que, en un inicio, no está en estado de equilibrio por lo que las ecuaciones de la termodinámica no las podemos utilizar (está condicionado por la válvula), por lo tanto solo podemos utilizar la ley de los gases ideales (considerando diatomicos al Nitrógeno y al Oxígeno) para hallar los volúmenes iniciales de cada uno.
La constante de cada uno es dato, para el Nitrógeno es R=302,8 (J/kg*K) y para el Oxígeno es R=265 (J/kg*K).
Utilizando las unidades correctas, es decir, la presion en Pa, la temperatura en K, el volumen inicial del Nitrógeno nos da 2,28 m3; y el del Oxígeno 1,36 m3.
Bueno hasta ahí bien, ahora, en el proceso en donde las temperaturas se igualan (el sistema llega al equilibrio), las presiones finales también son las mismas, y la constante equivalente a la mezcla de gases se calcula por la proporcionalidad de masa que hay de cada uno: Req= (masa nitrogeno * R + masa oxigeno * R)/ masa total , nos da un valor de 290,2 (J/kg K)
La verdad estoy confundido, se que debido a que la presión interior del nitrógeno es mayor, el sistema tenderá a desplazar hacia arriba el pistón, pero no me queda claro como plantear.
Imágen del problema.
"Dos sistemas cerrados adiabáticos, se comunican a través de una tubería adiabática que posee una válvula en posición cerrada. El sistema de la izquierda es rígido y posee nitrógeno en su interior, una masa de 10 kg, una presión inicial de 4,5 atm (1 atm=1,013x10^5 Pa) y una temperatura inicial de 70°C. El sistema de la derecha está formado por oxígeno encerrado por un pistón móvil, la masa del oxígeno es 5 kg, su temperatura inicial es de 40°C y la presión en el exterior del pistón es 3 atm. En un instante determinado, se abre la válvula y los gases se mezclan completamente, hasta formar un sistema homogéneo en estado de equilibrio" Determinar la temperatura final.
Bueno, se tiene entonces un sistema que, en un inicio, no está en estado de equilibrio por lo que las ecuaciones de la termodinámica no las podemos utilizar (está condicionado por la válvula), por lo tanto solo podemos utilizar la ley de los gases ideales (considerando diatomicos al Nitrógeno y al Oxígeno) para hallar los volúmenes iniciales de cada uno.
La constante de cada uno es dato, para el Nitrógeno es R=302,8 (J/kg*K) y para el Oxígeno es R=265 (J/kg*K).
Utilizando las unidades correctas, es decir, la presion en Pa, la temperatura en K, el volumen inicial del Nitrógeno nos da 2,28 m3; y el del Oxígeno 1,36 m3.
Bueno hasta ahí bien, ahora, en el proceso en donde las temperaturas se igualan (el sistema llega al equilibrio), las presiones finales también son las mismas, y la constante equivalente a la mezcla de gases se calcula por la proporcionalidad de masa que hay de cada uno: Req= (masa nitrogeno * R + masa oxigeno * R)/ masa total , nos da un valor de 290,2 (J/kg K)
La verdad estoy confundido, se que debido a que la presión interior del nitrógeno es mayor, el sistema tenderá a desplazar hacia arriba el pistón, pero no me queda claro como plantear.
Imágen del problema.
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