Question

【题目】图中A、B气缸的长度和截面积分别为30cm和20cm2 ， C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门．整个装置均由导热材料制成．起初阀门关闭，A内有压强PA=2.0×105帕的氮气．B内有压强PB=1.0×105帕的氧气．阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡．假定氧气和氮气均为理想气体，连接气缸的管道体积可忽略．求：
①活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；
②活塞C移动过程中A中气体是吸热还是放热（简要说明理由）．

Answer 1

【答案】解：由玻意耳定律得：

对A部分气体有：pALS=p（L+x）S ①

对B部分气体有：pBLS=p（L﹣x）S ②

由①+②得：p= = Pa=1.5×105Pa ③

将③代入①得：x=10cm

活塞C向右移动的过程中A中气体对外做功，而气体发生等温变化，内能不变，故根据热力学第一定律可知A中气体从外界吸热．

答：活塞C移动的距离为10cm，平衡后B中气体的压强1.5×105Pa；活塞C移动过程中A中气体是吸热．

【解析】①整个装置均由导热材料制成，活塞C向右移动时，两气缸内气体均发生等温变化，平衡后两部分气体的压强相等．根据玻意耳定律，结合关系条件求解．②根据热力学第一定律分析吸放热情况．