Question

如圖所示，一根粗細均勻、內壁光滑、豎直放置的玻璃管下端密封，上端留有一抽氣孔。管內下部被一活塞封住一定量的氣體（可視為理想氣體）。開始時，封閉氣體的溫度為T₁，活塞上、下方氣體的體積分別為3V₀、V₀，活塞上方氣體的壓強為p₀，活塞因重力而產生的壓強為0.4p₀。先保持氣體溫度不變，緩慢將活塞上方抽成真空并密封，然后再對氣體緩慢加熱。求：
（1）剛開始加熱時活塞下方密閉氣體的體積V₁；
（2）活塞剛碰到玻璃管頂部時氣體的溫度T₂；
（3）當氣體溫度達到T³=1.6 T₁時氣體的壓強p₃。

Answer 1

解：（1）抽氣過程為等溫過程，活塞上面抽成真空時，下面氣體的壓強為0.4p₀，體積為V₀
由玻意耳定律得(p₀+0.4p₀)V₀=0.4p₀V₁    
得V₁=3.5 V₀
（2）氣體等壓膨脹，設活塞碰到玻璃管頂部時氣體的溫度是T₂
由蓋-呂薩克定律得
得T₂=T₁  
（3）氣體溫度達到時氣體的壓強為p₃，活塞碰到頂部后的過程是等容升溫過程。
由查理定律得    
得 p₃=0.56p₀