¿Expansión adiabática, irreversible, en un contenedor?

Estoy leyendo D. F. Lawden, Principles of Thermodynamics and Statistical Mechanicsy estoy tratando de entender el primer problema resuelto que tienen. A continuación se muestra el problema y el comienzo de su solución.

Mi problema para entenderlo es este: en el siguiente problema, considero que un "contenedor" es un contenedor de volumen fijo, y no sé qué significa si no lo es. Entiendo que el contenedor es una entidad de volumen fijo y que el gas se escapa a una cámara de volumen variable con un pistón. Pero eso no tiene sentido con la explicación dada a continuación. ¿Alguien puede explicar un poco más lo que significa que un contenedor cambie de volumen mientras el gas escapa a la cámara del pistón? ¿El recipiente es de volumen variable, pero siempre en equilibrio con la presión en el ambiente que lo rodea (es decir, la presión del ambiente cambia para igualar la presión del recipiente a medida que cambia la presión del recipiente, y entonces el recipiente puede ser una entidad de volumen variable? No hay foto con el problema,

DF Lawden, Principios de termodinámica y mecánica estadística, pág. 17, Problema 1:

V 0 moles de un gas ideal están contenidos en una cámara aislada a presión pag 0 y temperatura T 0 . El gas escapa lentamente a través de una válvula hacia un cilindro aislado provisto de un pistón sin fricción al que se aplica una presión externa. pag 1 ( < pag 0 ) Está aplicado. Inicialmente, el volumen encerrado por el pistón es cero. Cuando el pistón se detenga, calcule el número de moles de gas que quedan en la cámara y su temperatura. Encuentre, también, la temperatura del gas en el cilindro.

Solución

La expansión del gas es adiabática, pero no cuasiestática, ya que habrá un gradiente de presión a través de la válvula hasta que la cámara se haya reducido a pag 1 al final del proceso. Sin embargo, la expansión de esa porción del gas que nunca sale de la cámara será cuasiestática y debe regirse por [ pag V γ = expansión adiabática constante que gobierna un gas ideal mediante un proceso cuasiestático]. Así, si V 0 , V 1 son sus volúmenes al principio y al final del proceso

pag 0 V 0 γ = pag 1 V 1 γ

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Respuestas (1)

Visualice una membrana imaginaria que rodea la porción del gas en la cámara que eventualmente permanece en la cámara una vez que el sistema se equilibra. Inicialmente, esta parte del gas ocupa solo una fracción de la cámara y se expande adiabática y reversiblemente para empujar la otra parte del gas (la que sale del recipiente) a través de la válvula. Por lo tanto, está trabajando en la interfaz de la membrana en la porción que finalmente se expulsa.

Todo esto se puede analizar de una manera diferente aplicando la versión de sistema abierto (volumen de control) de la primera ley de la termodinámica al gas en la cámara, incluida la entalpía del gas que sale. El análisis conduce al mismo resultado.

Gracias. Esto ayuda a aclarar que debo imaginarlo más como un globo (membrana) que como un recipiente de metal rígido, como un tanque de propano para mi parrilla. Gracias por la aclaración.
No, comprueba eso. Como dijiste, un globo en un recipiente rígido que contiene el gas que permanecerá en el recipiente rígido.
Sí, excepto que el globo tiene rigidez de estiramiento y nuestra membrana imaginaria no.