問題詳情

2、一個主軸垂直向上的圓柱容器,內含處於熱平衡狀態的分子氣體,圓柱體的上部以玻璃製成的圓板封住,但能上下自由移動。假設該圓柱容器不會漏氣,且玻璃板與圓柱器壁間的摩擦剛好足以阻滯振盪,但相對於其它所涉及的能量而言,它又小到不致於造成任何有意義的能量損失。起始時圓柱內氣體的溫度和周圍環境的溫度相等。在良好的近似情況下,氣體可視為理想氣體。假設圓柱體器壁(包括上底與下底)的熱導率和熱容量皆很小,因此氣體和周圍環境之間的熱量交換非常緩慢可以忽略。經由玻璃板,我們將一具有穩定功率的雷射光射入圓柱容器內,這個電磁輻射能很容易地穿過空氣與玻璃,而被容器內的氣體所完全吸收。藉由吸收輻射能,氣體分子被提升到激發態,之後經由迅速放射出紅外線,而逐級躍遷回到基態。然而這些紅外線會再被其它氣體分子吸收,也會被容器器壁和玻璃板反射。因此從雷射光所吸收的能量,將在很短時間內轉換成熱運動(分子擾動)的能量,而且留存在氣體內一段足夠長的時間。經由用雷射光照射此圓柱一段時間後,關掉雷射光,我們觀測到玻璃板往上移動,並測量此位移。(室內壓力: p0 、室溫:T0、圓柱體的內直徑:2r、玻璃板的質量:m、容器內的氣體含量莫耳數:n 、氣體的定容莫耳熱容量:cv 、雷射光波長:λ 、照射時間:t、照射後玻璃板的位移:s)利用所提供的物理量符號與氣體常數 R、普朗克常數 h、光速 c


【題組】(1)表示出照射後氣體的壓力與溫度(2%)

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答案:B
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