Question

8．如图所示，上端封闭、下端开口的玻璃管竖直放置，管长55cm，其中有一段长为6cm的水银柱，将长为20cm的空气柱A封闭在管的上部，空气柱B和大气连通．现用一小活塞将管口封住，并将活塞缓慢往上压，当水银柱上升4cm时停止上压．已知外界大气压恒为76cmHg，上压过程气体温度保持不变，A、B均为理想气体，求：
①气体A、B末状态的压强；   
②试分析此过程中B气体是吸热还是放热？

Answer 1

分析 ①以A气体为研究对象，根据玻意耳定律求出末态压强，再根据两部分气体的压强关系求出B气体的末态压强；
②根据玻意耳定律求出B气体的长度，判断体积变化，再根据热力学第一定律判断吸放热

解答 解：①气体A的初态的压强为p_A：
p_A+p_柱=p₀
末态时气柱的长度为l_A’：
l_A’=l_A-△l
气体A发生等温变化：
p_A l_AS=p_A’l_A’S
解得：p_A’=87.5cmHg
气体B的末态压强为p_B’：
解得：p_B’=p_A’+p_柱=93.5cmHg
②气体B的初态：压强为p₀，气体柱的长度为l_B：
l_B=L-l_A-l_柱=29cm
气体B发生等温变化：
p_B l_BS=p_B’l_B’S
解得：l_B’=23.6cm
l_B’＜l_B，气体B的变化是等温压缩
等温变化，内能不变△U=0，压缩体积减小，外界对气体做功W＞0
由热力学第一定律△U=W+Q可知Q＜0：气体B要放热
答：①气体A末状态的压强87.5cmHg，B气体末态压强93.5cmHg；   
②试分析此过程中B气体是放热

点评 本题考查气体实验定律和热力学第一定律，关键是确定初末状态参量，知道状态变化的过程，选择合适的气体实验定律，运用热力学第一定律要注意负号法则，理想气体的内能只与温度有关．