Question

【題目】如圖所示，有一光滑的導(dǎo)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(zhì)量的理想氣體．A室上連有一U形管（U形管內(nèi)氣體的體積忽略不計(jì)），當(dāng)兩邊水銀柱高度為19cm時(shí)，兩室氣體的溫度均為T1=300K．若氣體的溫度緩慢變化，當(dāng)U形管兩邊水銀柱等高時(shí)，（外界大氣壓等于76cm汞柱）求：

①此時(shí)氣體的溫度為多少？

②在這個(gè)過程中B氣體的內(nèi)能如何變化？從外界吸熱還是放熱？（不需說明理由）

Answer 1

【答案】①T=240K ②內(nèi)能減少；外界對(duì)氣體不做功，氣體對(duì)外界放熱．

【解析】

試題分析：①由題意知，氣體的狀態(tài)參量為：

初狀態(tài)對(duì)A氣體：VA=V0，TA=T1=300K，pA=p0+h=95cmHg，

對(duì)B氣體：VB=2V0，TB=T1=300K，pB=p0+h=95cmHg，

末狀態(tài)，對(duì)A氣體：VA′=V，pA′=p0=76cmHg， 對(duì)B氣體：pB′=p0=76cmHg，VB′=3V0-V，

由理想氣體狀態(tài)方程得：對(duì)A氣體：

對(duì)B氣體：

代入數(shù)據(jù)解得：T=240K，V=V0

②氣體B末狀態(tài)的體積：VB′=3V0-V=2V0=VB，

由于氣體體積不變，外界對(duì)氣體不做功，

氣體溫度由300K降低到240K，溫度降低，內(nèi)能減小△U＜0，

由熱力學(xué)第一定律：△U=W+Q可知：Q=△U-W=△U＜0,則氣體對(duì)外放出熱量．