Question

un piston tiene una area de 450 cm cuadrados , calcular la masa del piston en kg si este ejerce una presion de 20 kpa por ensima de la presion atmosferica sobre un gas encerrado en el cilindro

Answer 1

Ok, dado que "Pa" trabaja con unidades de "N/m²"

Transformamos la unidad del área del pistón a m².

Área pistón: 0,045m²

Después, para hacer aún más sencillo todo. Transformamos kPa a Pa.

20 kPa = 20000 Pa = 20000 N/m²

Ahora, conosco la presión que el pistón ejecuta por cada "m²", pero dado a que el pistón tiene un área de 0,045m², podré hallar cuanta fuerza "este" realiza por cada 0,045m² (que es el área del pistón). Haciendo la siguiente relación.

Esto quiere decir, cuanta fuerza está realizando el pistón por cada 0,045 m², que es su área.

Dado que en el ejercicio no muestra que alguna fuerza externa está haciendo que el pistón baje, o mejor dicho, que esté realizando una presión.

Simplemente es su fuerza "peso" lo que está comprimiendo al gas, por su "atracción gravitatoria", o hacia la Tierra en otras palabras.

¿Cómo conseguimos el peso de cualquier objeto en el planeta Tierra?

P= masa * aceleración de la gravedad

Ojo, pero ese peso, es la "fuerza peso" que está comprimiendo al gas. Por tanto solo nos queda una variable a encontrar. Y esa, es la masa.

P= masa*aceleración de la gravedad

900 N = m * 9,81 m/s²

m= 900 N / 9,81 m/s²

m= 91,74311927

Esa es la masa del objeto, y dado a que está siendo atraido hacia la tierra por su aceleración. En este contexto ejercerá una determinada fuerza ante otra materia bajo él (en este caso, el gas).

Corroboración:

Presión = F/m²

F= m*a

F= 91,74311927 * 9,81 m/s²

F= 900 N

Área: 0,045 m² (que también vendría a ser el área del cilindro en donde el pistón se encuentra).

Presión: F/m²

900 N / 0,045 m² = 20000 Pa ≡ 20 kPa

Espero haberte ayudo, un saludo y buen día.