Question

在一個(gè)橫截面積為S的密閉容器中，有一個(gè)質(zhì)量為M的活塞把容器隔成Ⅰ、Ⅱ兩室，Ⅰ室中為飽和水蒸氣，Ⅱ室中有質(zhì)量為m的氮?dú)猓�活塞可在容器中無(wú)摩擦地滑動(dòng).原來(lái)容器被水平地放置在桌面上，活塞處于平衡時(shí)，活塞兩邊氣體的溫度均為T₀=373 K，壓強(qiáng)同為p₀，如圖10-2-4所示.今將整個(gè)容器緩慢地轉(zhuǎn)到圖10-2-5所示位置?.兩室內(nèi)溫度仍是T₀，有少量水蒸氣液化成水.已知水的汽化熱為L(zhǎng)，水蒸氣和氮?dú)獾哪�爾質(zhì)量分別為μ₁和μ₂.求整個(gè)過(guò)程中，Ⅰ室內(nèi)的系統(tǒng)與外界交換的熱量.(提示：克拉珀龍方程pV=RT)

    

圖10-2-4                                            圖10-2-5

Answer 1

解析：當(dāng)容器處在初始位置時(shí)，設(shè)水蒸氣的體積為V₁，氮?dú)獾捏w積為V₂，壓強(qiáng)為p₀，當(dāng)容器處在直立位置時(shí)，氮?dú)獾捏w積為V₂+ΔV，壓強(qiáng)為p=p₀-①，水蒸氣的體積為V₁-ΔV，壓強(qiáng)為p+=p₀，又p₀V₂=RT₀②，p(V₂+ΔV)=RT₀③.由①②③式解得ΔV=④.設(shè)轉(zhuǎn)變成水的質(zhì)量為Δm，則因?yàn)橹挥猩倭康乃�蒸氣變成水，所以水的體積可忽略不計(jì)，于是Δm=⑤.將④代入⑤式得Δm=⑥.Ⅰ室內(nèi)的系統(tǒng)向外界放出的熱量為Q=ΔmL

=.

答案：