Question

【題目】圖中A、B氣缸的長度和截面積分別為30cm和20cm2 ， C是可在氣缸內無摩擦滑動的、體積不計的活塞，D為閥門．整個裝置均由導熱材料制成．起初閥門關閉，A內有壓強PA=2.0×105帕的氮氣．B內有壓強PB=1.0×105帕的氧氣．閥門打開后，活塞C向右移動，最后達到平衡．假定氧氣和氮氣均為理想氣體，連接氣缸的管道體積可忽略．求：
①活塞C移動的距離及平衡后B中氣體的壓強；
②活塞C移動過程中A中氣體是吸熱還是放熱（簡要說明理由）．

Answer 1

【答案】解：由玻意耳定律得：

對A部分氣體有：pALS=p（L+x）S ①

對B部分氣體有：pBLS=p（L﹣x）S ②

由①+②得：p= = Pa=1.5×105Pa ③

將③代入①得：x=10cm

活塞C向右移動的過程中A中氣體對外做功，而氣體發生等溫變化，內能不變，故根據熱力學第一定律可知A中氣體從外界吸熱．

答：活塞C移動的距離為10cm，平衡后B中氣體的壓強1.5×105Pa；活塞C移動過程中A中氣體是吸熱．

【解析】①整個裝置均由導熱材料制成，活塞C向右移動時，兩氣缸內氣體均發生等溫變化，平衡后兩部分氣體的壓強相等．根據玻意耳定律，結合關系條件求解．②根據熱力學第一定律分析吸放熱情況．