Question

在一个横截面积为S的密闭容器中，有一个质量为M的活塞把容器隔成Ⅰ、Ⅱ两室，Ⅰ室中为饱和水蒸气，Ⅱ室中有质量为m的氮气，活塞可在容器中无摩擦地滑动.原来容器被水平地放置在桌面上，活塞处于平衡时，活塞两边气体的温度均为T₀=373 K，压强同为p₀，如图10-2-4所示.今将整个容器缓慢地转到图10-2-5所示位置?.两室内温度仍是T₀，有少量水蒸气液化成水.已知水的汽化热为L，水蒸气和氮气的摩尔质量分别为μ₁和μ₂.求整个过程中，Ⅰ室内的系统与外界交换的热量.(提示：克拉珀龙方程pV=RT)

    

图10-2-4                                            图10-2-5

Answer 1

解析：当容器处在初始位置时，设水蒸气的体积为V₁，氮气的体积为V₂，压强为p₀，当容器处在直立位置时，氮气的体积为V₂+ΔV，压强为p=p₀-①，水蒸气的体积为V₁-ΔV，压强为p+=p₀，又p₀V₂=RT₀②，p(V₂+ΔV)=RT₀③.由①②③式解得ΔV=④.设转变成水的质量为Δm，则因为只有少量的水蒸气变成水，所以水的体积可忽略不计，于是Δm=⑤.将④代入⑤式得Δm=⑥.Ⅰ室内的系统向外界放出的热量为Q=ΔmL

=.

答案：