申論題

十七、 如圖14所示,考慮一長方形汽缸,唯一可活動的一面活塞設為y-z平面,面積為。其他汽缸面均固定,汽缸內氣體保持不外洩。汽缸外壓力保持為一大氣壓,溫度保持為23℃。 汽缸內裝有0.1莫耳由雙原子分構成的理想氣體。若在活塞垂直施力F,活塞面會移動△x。假設施力前後,氣體都與汽缸外環境维持熱平衡狀態。當△x很小時,施力F會正比於△x,如同彈簧一般。計算此系統所對應的等效彈力常數:F/△X= __(29)__。 在許多實際的運用中,活塞的運動很快,會使汽缸內外不容易達成熱平衡,但汽缸內氣體達成熱平衡又夠快,可以視為準靜過程(氣體在變化中一直處於熱平衡狀態) 此時將汽缸內氣體視為絕熱,反而是較好的近似。絕熱過程中,氣體的壓力與體積滿足PV^γ=常數，γ=C_P/C_V。對雙原子分子構成的理想氣體:γ~1.4。假設施力過程氣體一直保持絕熱,求此時對應的等效彈力常數:F/△X=__(30)__。