Question

【题目】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。开始，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,压强同为，如图甲所示。今将整个容器缓慢地转到图乙所示的直立位置，两室内的温度仍是，并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和。求在整个过程中Ⅰ室内的系统与外界交换的热量。

Answer 1

【答案】

【解析】

当容器处在初始位置时，设水蒸气的体积为，氮气的体积为，当容器处于直立位置时，设水蒸气的体积为，压强仍为，氮气的体积为，压强为

。

因，，

解得。

设转变成水的质量为，则因为只有少量的水蒸气变为水，所以水的体积可以忽略不计，于是

，

所以

。

室内系统向外界放出的热量为

。