Question

【题目】如图所示，在一竖直放置的圆环形管道内封闭有一定质量的理想气体。用一绝热的固定活塞C和绝热、不计质量、可自由移动的活塞A将管道内气体分隔成体积相等的两部分，A、C与圆环的圆心O等高，两部分气体的温度均为T0 =300K。现保持下部分气体的温度不变，对上部分气体缓慢加热至T=500K，求此时活塞A的位置与O点的连线跟竖直方向OB之间的夹角θ。（不计两活塞的体积）

Answer 1

【答案】因活塞A可自由移动，所以上下两部分压强相等．设圆环管道内上下两部分气体的初始体积为 ，加热前后两部分气体的压强分别为 、 ，上部分气体体积的增加量为 ，根据理想气体的状态方程得
对上部分气体有：
因活塞A、C是绝热的，故下部分气体是等温变化，有：
联立以上两式解得：
故由几何知识可知，活塞A的位置与O点的连线和竖直方向的夹角为： .
【解析】本题考查了浸润和不浸润、表面张力产生的原因；温度是分子平均动能的标志；内能及其变化；热力学第一定律和热力学第二定律；理想气体的状态方程
【考点精析】认真审题，首先需要了解物体的内能(物体里所有的分子的动能和势能的总和叫做物体的内能；任何物体都有内能，物体的内能跟物体的温度和体积有关)，还要掌握热力学第一定律(热力学第一定律的表达式:W+Q=ΔU；符号法则:外界对物体做功，W取正值，物体对外界做功，W取负值;物体吸收热量，Q取正值，物体放出热量，Q取负值;物体内能增加，ΔU取正值，物体内能减少，ΔU取负值)的相关知识才是答题的关键．