题目内容

11.如图,在水平固定放置的气缸内,用不漏气的轻质活塞封闭有一定量的理想气体,开有小孔的薄隔板将气体分为A、B两部分.活塞的横截面积为S,与气缸壁之间无摩擦.初始时A、B两部分容积相同,温度为T,大气压强为p0
(1)加热气体,使A、B两部分体积之比达到1:2,求此时的温度T′;
(2)将气体温度加热至2T,然后在活塞上施加一向左的水平恒力F=5p0S,推动活塞,直至最终达到平衡,推动活塞过程中温度始终维持2T不变,求最终气体压强p?.

分析 (1)已知初末状态的体积,由盖吕萨克定律可求得后来的温度;
(2)由理想气体状态方程可求得临界压强值,比值临界压强与压力压强的关系,可分析活塞的位置,进而求得最终的压强.

解答 解:
(1)设A的容积为V,则初状态AB总体积2V,末状态总体积3V  
等压变化 $\frac{2V}{T}$=$\frac{3V}{T′}$  
 解得T?=1.5T 
(2)假设活塞推至隔板时气体压强为p
$\frac{{P}_{0}×2V}{T}$=$\frac{{P}_{临}V}{2T}$
 解得p=4p0<$\frac{F}{s}$
由此可以判断,活塞一直被推至隔板,此后气体压强不再改变,p′=4p0
答:(1)温度为1.5T;
(2)最终气体压强为4P0

点评 本题考查理想气体的状态方程的应用,在解题时要注意临界条件的正确应用,明确物体对应的状态.

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