Difícil
Termodinámica
UNI · 2025

Ejercicio de Física — UNI

Durante el proceso de expansión adiabática de un gas ideal que sigue el ciclo de Carnot (γ=5/3\gamma=5/3), el volumen aumenta en un 25 %. Si la temperatura inicial es t0t_0, calcule la temperatura final.

Ver solución paso a paso

Pista: aplica la relación adiabática entre temperatura y volumen, TVγ1=constanteTV^{\gamma-1}=\text{constante}, y expresa el volumen final como 125% del volumen inicial.

1. (Planteamos la relación adiabática entre los estados inicial y final.)

T1V1γ1=T2V2γ1T_1\cdot V_1^{\gamma-1}=T_2\cdot V_2^{\gamma-1}

2. (Sustituimos γ=5/3\gamma=5/3, por lo que γ1=2/3\gamma-1=2/3, y expresamos V2=1,25V1V_2=1{,}25V_1, ya que el volumen aumenta 25%.)

t0V12/3=T2(1,25V1)2/3t_0\cdot V_1^{2/3}=T_2\cdot(1{,}25V_1)^{2/3}

3. (Despejamos T2T_2, simplificando V12/3V_1^{2/3} en ambos lados.)

T2=t01(1,25)2/3=t0(15/4)2/3=t0(45)2/3T_2=t_0\cdot\frac{1}{(1{,}25)^{2/3}}=t_0\left(\frac{1}{5/4}\right)^{2/3}=t_0\left(\frac{4}{5}\right)^{2/3}

(Por lo tanto, la temperatura final es t0(45)2/3t_0\left(\dfrac{4}{5}\right)^{2/3}.)