题目内容

【题目】图中A、B气缸的长度均为L=30 cm,横截面积为S,A、B气缸分别是左侧壁和右侧壁导热,其余部分均绝热。C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的绝热轻活塞,D为阀门(细管中的体积不计)。起初阀门关闭,活塞紧靠B气缸左壁,A内有压强pA=2.0×105 Pa的氮气,B内有压强pB=1.0×105 Pa的氧气。外界环境温度为T0=300K,阀门打开后,活塞C向右移动,最后达到平衡。

①求活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强;

②现给B内气体加热,达到平衡时活塞恰好回到初始位置,求此时B内气体温度;

③气缸B内气体温度加热到660K至稳定,求此时B内气体压强

【答案】(1) 1.5×105 Pa (2) 600K (3) 2.2×105 Pa

【解析】①最后平衡时,A、B中气体压强一样,设为p,由玻意耳定律得:

对A部分气体有:

对B部分气体有:

代入相关数据解得:

②给B内气体加热,活塞恰好回到初始位置的过程

由状态方程,对B部分气体有:

由玻意耳定律, 对A部分气体有:

式中为加热至稳定时A、B中气体的压强,为最终B内气体温度

因活塞恰好回到初始位置,活塞与气缸B的左壁无相互作用,

代入相关数据解得,

(3)因,B内气体由600K加热至660K为等容变化,由查理定律得:

对B中气体有:

解得气缸B内气体温度加热到660K至稳定,求此时B内气体压强

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