Suponga que un recipiente aislado térmicamente se llena con aire atmosférico hasta que la presión alcanza los 5000 psi. Esto podría representar el llenado de un cilindro de buceo, antes de que la disipación térmica se vuelva significativa.
Inicialmente, entonces, alguna masa de aire tiene temperatura atmosférica y . Cuando se fuerza en el tanque adiabáticamente, esperamos que su temperatura final sea
Esta temperatura final parece demasiado alta. Un cilindro de buceo probablemente se derretiría a esta temperatura.
Sin embargo, lo más probable es que algo ande mal con mi razonamiento. ¿No es este el uso correcto de las relaciones temperatura-presión, suponiendo un gas ideal? Si no, ¿qué otra información se necesita para predecir la temperatura final del recipiente?
Está tratando de hacer una pregunta sobre la vida real (se derretiría el tanque) con un modelo que se aproxima a lo que necesita (adiabático). Con las suposiciones que ha hecho, de hecho está usando las ecuaciones correctas.
La suposición adiabática solo es válida si está aislada térmicamente, lo cual no es el caso en la vida real. Habrá pérdidas de calor en el sistema mientras se llena el tanque, a menos que el llenado ocurra prácticamente de manera instantánea.
Una búsqueda rápida indica que los tanques deben llenarse a alrededor de 500 psi/minuto, por lo que tomaría alrededor de 10 minutos llenar un tanque de vacío a 5000 psi. En el transcurso de esos 10 minutos, el calor que se agrega al aire a medida que se comprime es absorbido por el acero y conducido a la atmósfera. Entonces, el proceso está lejos de ser adiabático, razón por la cual el tanque en realidad no se derrite.
Por último, señalaría que los aceros se derriten a temperaturas mucho más altas, por encima de los 2000 K, por lo que incluso si fuera adiabático, un tanque de acero no se derretiría. El aluminio, por otro lado, se derrite alrededor de 1200K, por lo que uno no funcionaría tan bien.
Su cálculo me parece correcto (aunque 5000 psi es un poco alto para un cilindro de buceo típico). Pero este cálculo da la temperatura final del aire dentro del cilindro . Si, después de una compresión rápida, envolvemos el cilindro con aislamiento y permitimos que el cilindro y el gas alcancen el equilibrio, la temperatura final será...
...difícil de calcular sin tablas de calores específicos a altas temperaturas y presiones...
Creo que olvidas que cuando llenas el tanque, le agregas masa. Sus relaciones asumen que la masa en el sistema es constante.
Lo práctico que te falta aquí es que el compresor de aire se enfríe constantemente para que no se derrita durante el funcionamiento (no puede ser adiabático). Por lo tanto, el límite superior de la temperatura depende de la temperatura de funcionamiento del compresor. Luego, se aplican los comentarios de otros carteles sobre la transferencia de calor fuera del tanque.
david blanco