Question

【題目】如圖所示，左右兩個(gè)容器的側(cè)壁都是絕熱的、底部都是導(dǎo)熱的、橫截面積均為S。左容器足夠高，上端敞開，右容器上端由導(dǎo)熱材料封閉。兩個(gè)容器的下端由容積可忽略的細(xì)管連通。容器內(nèi)兩個(gè)絕熱的活塞A、B下方封有氮?dú)猓?/span>B上方封有氫氣。大氣的壓強(qiáng)為P0，外部氣溫為T0=273K保持不變，兩個(gè)活塞因自身重力對(duì)下方氣體產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)均為0．1P0。系統(tǒng)平衡時(shí)，各氣體柱的高度如圖所示。現(xiàn)將系統(tǒng)的底部浸人恒溫?zé)崴�槽中，再次平衡時(shí)A上升了一定的高度。用外力將A緩慢推回第一次平衡時(shí)的位置并固定，第三次達(dá)到平衡后，氫氣柱高度為0．8h。氮?dú)夂蜌錃饩�可視為理想氣體。求：

（1）第二次平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積；

（ii）水的溫度。

Answer 1

【答案】（1）V=2．7hS（ii）T=368．55K

【解析】試題分析：（ⅰ）考慮氫氣的等溫過程，該過程的初態(tài)壓強(qiáng)為，體積為，末態(tài)體積為，

設(shè)末態(tài)的壓強(qiáng)為P，由玻意耳定律

解得

活塞A從最高點(diǎn)被第一次推回平衡位置的過程是等溫過程，該過程的初態(tài)壓強(qiáng)為，體積為V，末態(tài)壓強(qiáng)為，末態(tài)體積

則：

由玻意耳定律

得：

（ⅱ）活塞A從最初位置升到最高位置過程為等壓過程，該過程的初態(tài)體積和溫度分別為2hS和，末態(tài)體積為2．7hS，

設(shè)末態(tài)溫度為T，由蓋-呂薩克定律

解得