Question

【題目】在一個橫截面積為S的密閉容器中，有一個質量為M的活塞把容器隔成Ⅰ、Ⅱ兩室，Ⅰ室中為飽和水蒸氣，Ⅱ室中有質量為m的氮氣，活塞可在容器中無摩擦地滑動。開始，容器被水平地放置在桌面上，活塞處于平衡時，活塞兩邊氣體的溫度均為,壓強同為，如圖甲所示。今將整個容器緩慢地轉到圖乙所示的直立位置，兩室內的溫度仍是，并有少量水蒸氣液化成水。已知水的汽化熱為L；水蒸氣和氮氣的摩爾質量分別為和。求在整個過程中Ⅰ室內的系統與外界交換的熱量。

Answer 1

【答案】

【解析】

當容器處在初始位置時，設水蒸氣的體積為，氮氣的體積為，當容器處于直立位置時，設水蒸氣的體積為，壓強仍為，氮氣的體積為，壓強為

。

因，，

解得。

設轉變成水的質量為，則因為只有少量的水蒸氣變為水，所以水的體積可以忽略不計，于是

，

所以

。

室內系統向外界放出的熱量為

。