Question

［物理――选修3-3］（15分）

⑴（5分）带有活塞的气缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c，b、c状态温度相同，如V-T图所示。设气体在状态b和状态c的压强分别为p_b和p_c，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q_ab和Q_ac，则______________（填入选项前的字母，有填错的不得分）

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

⑵（10分）图中系统由左右两个侧壁绝热、底部导热、截面均为S的容器组成。左容器足够高，上端敞开。右容器上端由导热材料封闭。两容器的下端由可忽略容积的细管连通。容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气，B上方封有氢气。大气的压强为p₀，温度为T₀=273 K，两活塞因自身重量对下方气体产生的附加压强均为0.1p₀。系统平衡时，各气柱的高度如图所示。现将系统底部浸入恒温热水槽中，再次平衡时A上升了一定高度。用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定，第三次达到平衡后，氢气柱高度为0.8h。氮气和氢气均可视为理想气体。求：（ⅰ）第二次平衡时氮气的体积；（ⅱ）水的温度。

Answer 1

见解析

解析:

（1）C  （15分）

（2）（10分）

（i）考虑氢气的等温过程。该过程的初态压强为，体积为hS，末态体积为0.8hS。

设末态的压强为P，由玻意耳定律得              ①

活塞A从最高点被推回第一次平衡时位置的过程是等温过程。该过程的初态压强为1.1，体积为V；末态的压强为，体积为，则         ②

                          ③

由玻意耳定律得              ④

(ii) 活塞A从最初位置升到最高点的过程为等压过程。该过程的初态体积和温度分别为和，末态体积为。设末态温度为T，由盖-吕萨克定律得 

                    ⑤