问答题
上题中若把活塞杆去掉,活塞可在两部分气体的作用下自由移动,试求两边达到力平衡时气体的压力(读者可自行分析为什么不能确定力平衡时A和B中的状态)。
【正确答案】初态与上题完全相同,因此有
TA1=400K,pA1=400kPa,VA1=0.3m3,mA=1.045kg
TB1=300K,pB1=200kPa,VB1=0.6m3,mB=1.393kg
由于活塞在两部分气体的压差作用下自由移动,A及B中的气体进行的都不是准静态过程,虽然终压可以通过能量方程来求得,但终温及终容都无法确定。
根据能量方程 ΔE=(△E)Q+(ΔE)W+(ΔE)M
其中(ΔE)Q=(ΔE)W=(ΔE)M=0,因此有
ΔE=△U=mAcv(TA2-TA1)+mBcv(TB2-TB1)=0
可写成 mATA1+mBTB1=mATA2+mBTB2=(VA2+VB2)p2/R=0.9p2/R
可求出 p2=(mATA1+mBTB1)R/0.9
=(1.045×400+1.393×300)0.2871/0.9=266.7kPa
[提示] VA2/TA2=mAR/pA2,VB2/TB2=mBR/pB2,VA2+VB2=0.9m3
三个方程不能求解四个未知数:VA2,TA2,VB2,TB2。
【答案解析】