Question

[物理-選修3-3]
（1）帶有活塞的氣缸內封閉一定量的理想氣體．氣體開始處于狀態a，然后經過過程ab到達狀態b或經過過程ac到達狀態c，b、c狀態溫度相同，如V-T圖所示．設氣體在狀態b和狀態c的壓強分別為P_b和P_c，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Q_ab，Q_ac，則______（填入選項前的字母，有填錯的不得分）

A．P_b＞P_c，Q_ab＞Q_ac B．P_b＞P_c，Q_ab＜Q_ac
C．P_b＜P_c，Q_ab＞Q_ac D．P_b＜P_c，Q_ab＜Q_ac
（2）圖中系統由左右兩個側壁絕熱、底部導熱、截面均為左容器足夠高，上端敞開，右容器上端由導熱材料封閉．兩容器的下端由可忽略容積的細管連通．
容器內兩個絕熱的活塞A、B下方封有氮氣，B上方封有氫氣．大氣的壓強為P，溫度為T=273K，兩活塞因自身重量對下方氣體產生的附加壓強均為0.1P．系統平衡時，各氣柱的高度如下圖所示．現將系統底部浸入恒溫熱水槽中，再次平衡時A上升了一定高度．用外力將A緩慢推回第一次固定，第三次達到平衡后，氫氣柱高度為0.8h．氮氣和氫氣均可視為理想氣體
（�。┑诙�次平衡時氮氣的體積；
（ⅱ）水的溫度．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據理想氣體狀態方程，整理后可得V-T圖象，判斷斜率的意義，得到壓強的變化，再根據熱力學第一定律判斷做功和吸熱；
（2）第一個過程是等溫過程，應用玻意耳定理可解得，第二步為等壓變化，用蓋-呂薩克定理可以解得．
解答：解：（1）A、B、根據理想氣體狀態方程=C，
整理可得：V=
所以斜率越大，壓強越小，即b點的壓強小于c點，故AB錯誤．
C、D、由熱力學第一定律△U=W+Q
經過過程ab到達狀態b或經過過程ac到狀態c，b、c狀態溫度相同，所以△U相等，
又因經過過程ab到達狀態b，體積增大，對外做功，W為負值，
而經過過程ac到狀態c，體積不變，對外不做功，W為零，所以第一個過程吸收的熱量多，故C正確，D錯誤；
故選C；
（2）（�。┛紤]氫氣的等溫過程，該過程的初態壓強為P，體積為hS，末態體積為0.8hS，
設末態的壓強為P，由玻意耳定理得：
P==1.25P
活塞A從最高點被第一次推回平衡位置的過程是等溫過程，該過程的初態壓強為1.1P，體積為V，末態壓強為P′，末態壓強V′
則：P′=P+0.1P=1.35P
V′=2.2hS
由玻意耳定理得：V=×2.2hS=2.7hS
（�、。┗钊鸄從從最初位置升到最高位置過程為等壓過程，該過程的初態體積和溫度分別為2hS和T=273K，末態體積為2.7hS，
設末態溫度為T，由該呂薩克定律得：T=T=368.55K
答：（�。┑诙�次平衡時氮氣的體積為2.75hS；
（�、。┧�的溫度為368.55K．
點評：本題第一小題關鍵根據理想氣體狀態方程，結合熱力學第一定律判斷各物理量體積、壓強、溫度的變化；第二小題解題的關鍵點是找準變化過程屬于等溫過程、等壓過程、還是等容過程，然后列出相應的關系式．