Pregunta: El aire, que se puede suponer que es un gas ideal con calores específicos constantes, cp = 1,005 kJ/(kg-K), cv = 0,718 kJ/(kg-K), R = 0,287 kJ/(kg-K), está atrapado en un cilindro equipado con un pistón sin fricción. Supongamos que el dispositivo de pistón-cilindro está horizontal como en el esquema. Inicialmente, la temperatura del aire en el cilindro es de

El aire, que se puede suponer que es un gas ideal con calores específicos constantes, cp = 1,005 kJ/(kg-K), cv = 0,718 kJ/(kg-K), R = 0,287 kJ/(kg-K), está atrapado en un cilindro equipado con un pistón sin fricción. Supongamos que el dispositivo de pistón-cilindro está horizontal como en el esquema. Inicialmente, la temperatura del aire en el cilindro es de 20 °C, la presión es de 100 kPa y ocupa 0,00375 m3. Este es el estado 1. El aire en el cilindro está en equilibrio con la atmósfera circundante, que también está a 20 °C y 100 kPa. El área de la sección transversal del cilindro es de 75 cm2.
El aire atrapado experimenta un proceso de cuasiequilibrio adiabático en el que una fuerza externa tira del pistón hacia afuera, el volumen del aire atrapado se expande y la presión cae por debajo de la atmosférica. Durante este proceso, suponga que el volumen del aire atrapado se duplica. Este es el estado 2. Determine: la masa de aire en el cilindro; p2 si el proceso se describe por pV1.4 = C, donde p es la presión, V es el volumen y C es una constante; T2.

Si el aire atrapado es su sistema, ¿cuál es la transferencia de trabajo asociada con el proceso 1 a 2? ¿Se realiza trabajo sobre este sistema o por este sistema? (Puede suponer cambios insignificantes en EC y EP). ¿Cuánto trabajo realiza la fuerza aplicada externamente? ¿Sobre qué está realizando trabajo esta fuerza?