Question

【题目】如图所示，有两个不计厚度的活塞M、N将两部分理想气体A、B封闭在竖直放置的绝热气缸内，温度均为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，气缸底部有加热丝。已知M活塞的质量m1=2kg，N活塞的质量不计。M、N活塞的横截面积均为s=2cm2，初始时M活塞相对于底部的高度为h1=24cm，N活塞相对于底部的高度为h2=12cm。现将一质量为m2=2kg的小物体放在M活塞的上表面上，活塞下降，稳定后B气体压强为P。已知大气压强为P=1.0×105Pa，取g=10m/s2。求：

（i）稳定后B气体的压强P2；

（ii）现通过加热丝对B气体进行缓慢加热，M、N活塞发生移动，当B气体的温度为267℃时，停止加热。求此时M活塞距离底部的高度h3。

Answer 1

【答案】（i）（ii）

【解析】

（1）对两个活塞和小物块为整体，由平衡条件可知：

解得

（2）对A气体分析，设初始压强为P1，最终稳定后的体积为LS；对M活塞和小物块作为整体，由平衡条件：

解得L=8cm

对B气体进行分析，设初态压强为P1，体积为h2S，温度为T1，末态压强为P2，体积为hS，温度为T2，由气态方程：

解得h=14.4cm

由题意可知h3=h+L=22.4cm