Question

3．如图所示，绝热气缸封闭一定质量的理想气体，气缸内壁光滑．有一绝热活塞可在气缸内自由滑动，活塞重量为G、面积为S．当两部分的气体的温度均为T₀时，活塞刚好将缸内气体分成体积相等的M、N上下两部分，此时，M部分的气体压强为p₀．现把M、N两部分倒置，仍要使两部分体积相等，需要把M的温度加热到多大？

Answer 1

分析 先求出倒置前N部分气体的压强，倒置加热后，N部气体的体积和压强均不变，即可求出倒置加热后M部分气体的压强，再应用查理定律可以求出气体的温度．

解答 解：倒置前后，N部分气体压强不变，均为：p_N=p₀+$\frac{G}{S}$…①
把M、N两部分倒置后，M的压强变为：p_M=p_N+$\frac{G}{S}$…②
设加热后M的温度为T，对M气体，由查理定律得：$\frac{{p}_{0}}{{T}_{0}}$=$\frac{{p}_{M}}{T}$…③
上三式联立解得：T=（1+$\frac{2G}{{p}_{0}S}$）T₀
答：需要把M的温度加热到（1+$\frac{2G}{{p}_{0}S}$）T₀

点评 本题考查了求气体温度问题，求出气体初末状态的参量，应用查理定律即可正确解题；知道整个过程中N的压强不变、应用平衡条件求出气体压强是正确解题的前提与关键