Question

【題目】圖中A、B氣缸的長度均為L=30 cm,橫截面積為S，A、B氣缸分別是左側壁和右側壁導熱，其余部分均絕熱。C是可在氣缸內無摩擦滑動的、體積不計的絕熱輕活塞,D為閥門（細管中的體積不計）。起初閥門關閉,活塞緊靠B氣缸左壁，A內有壓強pA=2.0×105 Pa的氮氣,B內有壓強pB=1.0×105 Pa的氧氣。外界環境溫度為T0=300K，閥門打開后,活塞C向右移動,最后達到平衡。

①求活塞C移動的距離及平衡后B中氣體的壓強；

②現給B內氣體加熱，達到平衡時活塞恰好回到初始位置，求此時B內氣體溫度；

③氣缸B內氣體溫度加熱到660K至穩定，求此時B內氣體壓強

Answer 1

【答案】(1) 1.5×105 Pa (2) 600K (3) 2.2×105 Pa

【解析】①最后平衡時，A、B中氣體壓強一樣，設為p，由玻意耳定律得：

對A部分氣體有：

對B部分氣體有：

代入相關數據解得：

②給B內氣體加熱，活塞恰好回到初始位置的過程

由狀態方程，對B部分氣體有：

由玻意耳定律, 對A部分氣體有：

式中為加熱至穩定時A、B中氣體的壓強，為最終B內氣體溫度

因活塞恰好回到初始位置，活塞與氣缸B的左壁無相互作用，

代入相關數據解得，

（3）因，B內氣體由600K加熱至660K為等容變化，由查理定律得：

對B中氣體有：

解得氣缸B內氣體溫度加熱到660K至穩定，求此時B內氣體壓強