题目内容

【题目】两个侧壁绝热、底面积均为S=10cm2的圆柱形容器下端由可忽略容积的细管连通组成。左容器足够高,上端敞开,右容器上端由导热材料封闭。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p0=1×105pa,温度为T0=280K,两个活塞质量均为m=1kg。系统平衡时,各气体柱的高度如图所示。h=10cm。现将系统的底部浸入恒温热水槽中,并在活塞A上加一质量为M的重物再次达到平衡使A回到图中初始位置,此时活塞B上升,氢气柱高度为8cm。氮气和氢气均可视为理想气体。(g=10m/s2)求:

(1)求此时B活塞上方氢气压强;

(2)所加重物的质量M;

(3)水的温度。

【答案】(1) (2)2.5kg (3)378K

【解析】考虑氢气的等温过程。该过程的初态压强为,体积为hS,末态体积为0.8hS。

设末态的压强为P,由玻意耳定律得

氮气的初态压强为P2=P0+mg/S=1.1p0,体积为V=2hS;末态的压强为P′2,体积为V′,P2′=P+mg/S=1.35P0

P2′=p0+(M+m)/S

解得M=2.5kg

V′=2.2hS

由理想气体状态方程得

T=378K

练习册系列答案
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