Dos recipientes se llenan con aire, uno es un depósito rígido A y el otro un conjunto de pistón y cilindro, B, que está conectado a A por medio de una tubería y una válvula, como se muestra en la figura. Las condiciones iniciales son:

mA = 4 lbm., TA = 1080 R , PA = 75 lbf/pulg2  y VB = 17 pies3 , TB = 80ºF, PB = 30 lbf/pulg2.

El pistón en B soporta la atmósfera exterior y la masa del pistón en el campo gravitacional estándar. Se abre la válvula y el aire alcanza una condición uniforme en ambos volúmenes. Suponga que no hay transferencia de calor y determine la masa inicial en B, el volumen del depósito A, la presión final, la temperatura y el trabajo, 1W2 (Asuma la variación de calores específicos con la temperatura).

Solución

De una tabla se lee la constante del aire:

Por la ecuación de gas ideal en el tanque A:

Por la ecuación de gas ideal en el cilindro B:

1a ley para el sistema:

--- --- ---

El trabajo sobre el pistón se hace a presión constante P_B1 = P_B2 = P_B

_{--- --- ---}

Igualando las ecuaciones 1 y 2:

De las tablas para gases ideales se obtienen valores de energía interna en función de la temperatura para el aire:

Con este valor de h2 se busca en la tabla el correspondiente valor de T2:

El cual es el volumen de A+B en el estado final.