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Dos globos de goma llenos de gas tienen inicialmente el mismo volumen en el fondo de un frío lago. La superficie del lago está más caliente del fondo. Un globo asciende rápidamente y se expade de manera adiabática a medida que sube. El otro globo asciende más lentamente y su expansión es isoterma. ¿Cuál de los globos es mayor al llegar a la superficie del lago?

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Mi planteamiento:

El globo 1 sube sin que entre ni salga energía del exterior (proceso adiabático), entonces no hay incremento de energía interna, por lo cual la temperatura es constante.

El globo 2, nos dice el enunciado que sube a temperatura constante (isoterma), tampoco hay hay incremento de energía.

Los dos tienen el mismo tamaño.

¿Es correcto mi planteamiento?

Globo 1, otro razonamiento (contradictorio):

El proceso es adiabático, no hay transferencia de energía (calor) con el medio. Se expande (presión exterior menor al subir), realiza trabajo, disminuye su temperatura. El trabajo de expansión sale de una disminución de su energía interna (temperatura)

En el globlo 2 el trabajo de expansión lo toma en forma de calor del medio y lo va invirtiendo en expandirse con lo que no necesita utilizar su energía interna para ello, manteniendo la T cte (recuérdese que la T del agua aumenta mientras asciende el globo).

El globo 2 tendrá una presión (interior) mayor al ser mayor su T y, por tanto, mayor volumen.

¿Estás de acuerdo con esta versión?

Se puede explicar de otra manera:

Imagímate un globo al que hacemos expandirse (por una disminución de la presión exterior) de forma rápida, sin darle tiempo al intercambiar calor con el medio. ¿Qué le hemos dado nosotros al gas? nada, ninguna energía, de ningún tipo. Las moléculas se ven obligadas a estar en un volumen mayor y con la misma energía. La consecuencia es que disminuye el número de choque con las paredes (por unidad de tiempo) y por tanto, la presión.

Al otro globo lo vamos calentando mientras se expande para manterlo caliente (la misma T del fondo - isotermo) y no dejar que la expansión haga disminuir su temperatura. A este sí que le hemos dado algo, calor (energía). ¿En qué la habrá invertido el gas?. En expandirse. En este caso también hemos aumentado el volumen pero hemos mantenido la energía cinética, de movimiento de las moléculas, lo que hace que tenga más presión y por tanto, más volumen.

Estoy de acuerdo con tu planteamiento.

Gracias.