题目内容

【题目】如图所示,有两个不计厚度且质量均为lkg的活塞M、N,将两部分理想气体A、B封闭在绝热气缸内,温度均是27℃。 M活塞是导热的,N活塞是绝热的,均可沿气缸无摩擦地滑动,已知活塞的横截面积均为S=10cm.初始时M活塞相对于底部的高度为=18cm,N活塞相对于底部的高度为=12cm。已知大气压强为=1.0×l05Pa.(g=10m/s)

(i)求下部分气体的压强多大?

(ii)现通过气缸底都电阳绘财下部分气体进行缓慢加热,使下部分气体的温度变为127℃,求稳定后活塞M移动的距离?

(iii)己知在加热过程中下部分气体吸热20J,求此过程中下部分气体的内能改变了多少?

【答案】(1)1.2×105 Pa(2)4cm(3)15.2J

【解析】解:(ⅰ) 以两个活塞为整体进行受力分析得:

(ⅱ) 对下部分气体加热过程中,两部分气体均发生等压变化,上部分气体的温度,压强均未变,所以体积不变,因此,活塞M移动的距离等于活塞N移动的距离。

对下部分气体分析,初状态体积为h2S,温度T1=300K,末状态体积设为h3S,温度T2=400K

可得:

得:h3=16 cm

故活塞MN均向上移动h4=16 cm-12 cm=4 cm

(ⅲ))在该过程中,气体对外做功:

由热力学第一定律:ΔUQW=15.2 J

故气体内能增加15.2J

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