问题
问答题
如图所示,气缸的横截面积为S,它与容器B用一个带阀门K的细管连通(细管容积不计).开始时K关闭,气缸A内充有一定质量的理想气体,B内为真空,气缸A的活塞上放有砝码,此时A内气体温度为,活塞静止时与气缸底部的距离为H,打开阀门K后,活塞下降.若将A、B内气体的温度都升高到
时,活塞仍可升高到原来的高度H.再让A、B内气体的温度恢复到
,并将活塞上的砝码取走,这时活塞又恢复到原来的高度H.若已知大气压强为
,活塞质量为m,活塞与气缸间摩擦可忽略不计.求容器B的容积
和活塞上砝码的质量m.
答案
,
以B中气体为研究对象,
初态(状态1):=HS,
+(M+m)g/S,
;
状态2:=HS+
+(M+m)g/S,
;
状态3:=HS+
,
气体由状态1到状态2,初、末压强相等,根据气态方程有
HS/=
,
解的容器的容积
=
,
气体由状态2到状态3,初、末状态体积相等,根据气态方程有
,
解得活塞上砝码的质量
m=.