Aproximación al equilibrio de dos gases contenidos en un recinto adiabático y separados por un émbolo.

Actividades

Se pulsa el botón titulado Inicio

Se introduce

• La temperatura inicial T₁₀ en ºC del gas situado en la parte izquierda del cilindro, actuando en la barra de desplazamiento titulada Temperatura 1

• La temperatura inicial T₂₀ en ºC del gas situado en la parte derecha del cilindro, actuando en la barra de desplazamiento titulada Temperatura 2

• La masa M del émbolo en kg, en el control de edición titulado Masa

• Con el puntero del ratón se mueve el émbolo que separa los dos gases a la posición inicial x₀, determinando el volumen inicial de los gases proporcional a x₀ y (1.0-x₀), respectivamente.

Se pulsa el botón titulado Empieza

Se observa el movimiento oscilatorio del émbolo

Los termómetros marcan la temperatura de los dos gases en K: cuando el gas se comprime adiabáticamente se eleva su temperatura, cuando se expande su temperatura disminuye.

En la parte superior del applet, se representa la energía potencial E_p(x) del émbolo y la energía total mediante una recta horizontal, señalándose los dos puntos de intersección x₀ y x₁ que son los puntos de retorno en los que la velocidad del émbolo se anula. El mínimo de la curva E_p(x) señala la posición de equilibrio, la fuerza sobre el émbolo es nula, la velocidad del émbolo es máxima.

El contador de tiempo en la parte superior del applet, nos permite medir el periodo de las oscilaciones.

Aproximación al equilibrio

Actividades

Se pulsa el botón titulado Inicio

Se introduce

• La temperatura adimensional inicial θ₁₀ del gas situado en la parte izquierda del cilindro, actuando en la barra de desplazamiento titulada Temperatura 1

•  La temperatura inicial del gas situado en la parte derecha del cilindro vale θ₂₀=1-θ₁₀

• El valor del parámetro δ, en el control de edición titulado Parámetro

Se pulsa el botón titulado Empieza

Observamos las oscilaciones del émbolo, hasta que al cabo de cierto tiempo alcanza la posición de equilibrio. Cuanto mayor sea el valor del parámetro δ, antes se alcanzará dicha posición.

Los termómetros marcan en cada instante las temperaturas adimensionales θ₁ y θ₂

En la parte superior del applet, se representa la posición ξ del émbolo en función del tiempo adimensional τ.

En la parte superior derecha del applet, se representa un diagrama en forma de tarta:

• en color azul, la energía interna del gas situado en la parte izquierda del cilindro, θ₁

• en color rojo, la energía interna del gas situado en la parte derecha, θ₂

• en color negro, la energía cinética del émbolo en términos de variables adimensionales

Probar los siguientes ejemplos:

θ₁₀=0.9, ξ₀=0.1, δ=0.1
θ₁₀=0.7, ξ₀=0.4, δ=0.0
θ₁₀=0.9, ξ₀=0.1, δ=0.05