Question

【題目】如圖所示，在豎直擺放的氣缸內有水和水蒸氣，水蒸氣上方由質量為M＝60kg的可以自由上下移動的活塞封閉系統，活塞上方為真空．當水中加熱器功率為P1＝100W時，活塞以v1＝0.01m/s緩慢上升，當加熱器功率為P2＝200W時，活塞以v2＝0.025m/s緩慢上升，若在加熱水的過程中容器的溫度不變，求系統散熱速率（即單位時間內熱量散失量）．

Answer 1

【答案】3.33J/s

【解析】

因容器內無空氣，系統內水蒸氣的飽和氣壓不變，系統溫度T肯定不變，則系統可能有散熱，又因T不變，且環境溫度不變，系統和環境的溫差不變，則散熱速率q不變；

飽和氣壓為：，

由于有熱量供給，△t時間內水蒸氣增高△h，

質量增加量滿足：p0S△h＝RT，μ為水的摩爾質量．

熱量關系為P△t＝L△m+q△t，

則：P1＝，P2＝，

解得：q＝3.33J/s；