Question

【题目】如图所示，左右两个容器的侧壁都是绝热的、底部都是导热的、横截面积均为S。左容器足够高，上端敞开，右容器上端由导热材料封闭。两个容器的下端由容积可忽略的细管连通。容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气。大气的压强为P0，外部气温为T0=273K保持不变，两个活塞因自身重力对下方气体产生的附加压强均为0．1P0。系统平衡时，各气体柱的高度如图所示。现将系统的底部浸人恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定的高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0．8h。氮气和氢气均可视为理想气体。求：

（1）第二次平衡时氮气的体积；

（ii）水的温度。

Answer 1

【答案】（1）V=2．7hS（ii）T=368．55K

【解析】试题分析：（ⅰ）考虑氢气的等温过程，该过程的初态压强为，体积为，末态体积为，

设末态的压强为P，由玻意耳定律

解得

活塞A从最高点被第一次推回平衡位置的过程是等温过程，该过程的初态压强为，体积为V，末态压强为，末态体积

则：

由玻意耳定律

得：

（ⅱ）活塞A从最初位置升到最高位置过程为等压过程，该过程的初态体积和温度分别为2hS和，末态体积为2．7hS，

设末态温度为T，由盖-吕萨克定律

解得