理想气体PV = nRT,恒温T不变;密闭n不变,PV恒定.
P = F/S V = S*h
所以Fh恒定.
假设大气压强产生的压力加上活塞自重总压力为F,沙子重力G
有Fh = (F+G)*(3/4)h
解出G = 1/3F
现再倒一样质量的沙子.
G' = 2G = 2/3F
故Fh = (F+G')h' = 5/3Fh'
解出h' = 3/5h
PV/T是一个定值,那么我们可以把P写成P=Ch,h是活塞离底高度,C是一个常数。设活塞质量M,沙子质量m
Mg+p0s=Ch
(M+m)+p0s=C*3h/4
(M+2m)+p0s=C*H
解得H=h/2
所以离底部h/2
设活塞重为G,面积为A,一小盒沙子重G“。
因为气缸导热,且沙子又缓慢地倒在活塞的上表面,
所以,过程中气体的温度不变,即等温压缩。
初始状态:P1=G/A,V1=h*A
第二状态:P2=(G+G”)/A,V2=3/4h*A
据:P1V1=P2V2
(G/A)(h*A)=[(G+G")/A](3/4h*A)
G"=G/3
设第三状态活塞距气缸底部的高度为h3
P3=(G+2G")/A,V3=h3*A
据:P1V1=P3V3
(G/A)(h*A)=[(G+2G/3)/A](h3*A)
h3=3h/5