Question

【題目】如圖所示，有一光滑的導熱性能良好的活塞C將容器分成A，B兩室，A室體積為V0，B室的體積是A室的兩倍，A，B兩室分別放有一定質量的理想氣體。A室上連有一U形管(U形管內氣體的體積忽略不計)，當兩邊水銀柱高度差為19cm時，兩室氣體的溫度均為T1=300K。若氣體的溫度緩慢變化，當U形管兩邊水銀柱等高時，求：(外界大氣壓等于76cm汞柱)

（1）此時氣體的溫度為多少?

（2）在這個過程中B氣體的內能如何變化?做功情況如何?從外界吸熱還是放熱?(不需說明理由)

Answer 1

【答案】（1）240K（2）內能減小；外界對氣體不做功；氣體對外放出熱量

【解析】

（1）由題意知，氣體的狀態參量為： 初狀態：對A氣體：VA=V0，TA=T1=300K，Pa=P0+h=95cmHg，對B氣體：VB=2V0，TB=T1=300K，PB=P0+h=95cmHg，

末狀態，對A氣體：VA′=V，Pa′=P0=76cmHg， 對B氣體：PB′=P0=76cmHg，VB′=3V0-V， 由理想氣體狀態方程得： 對A氣體：

對B氣體：，

代入數據解得：T=240K，V=V0；

（2）氣體B末狀態的體積：VB′=3V0-V=2V0=VB，由于氣體體積不變，外界對氣體不做功，氣體溫度由300K降低到240K，溫度降低，內能減小△U＜0， 由熱力學第一定律：△U=W+Q可知：Q=△U-W=△U＜0，則氣體對外放出熱量.