此题的正确答案为V1∶V2=4∶1
【评析】解决有关两部分气体相关联的问题时,要注意两方面的问题。首先,要把两部分气体分开看待,分别对每一部分气体分析出初、未状态的p,V,T情况,分别列出相应的方程(应用相应的定律、规律)切不可将两部分气体视为两种状态。
其次,要找出两部分气体之间的联系,如总体积不变,平衡时压强相等,等等。例如本题中,阀门关闭时两边气体体积相等,阀门打开两边气体压强相等,温度相等,利用这些关系,可以消去方程中的未知因素,否则,也解不出正确结果。
例5 如图7-6所示,一个横截面积为S的圆筒型容器竖直放置,金属圆板A的上表面是水平的,下表面是倾斜的,下表面与水平面的夹角为θ,圆板的质量为M,不计圆板A与容器内壁之间的摩擦,若大气压强为P0,则被圆板封闭在容器中气体的压强p等于( )
联立①②消去T,V可得:
p2=1.0×105pa V2=V T2=600K
p'2=p V'2=V2(题目所设) T’2=T
由气态方程可知
对于B容器中的氧气,其气体状态为:
p1=2.0×105pa V1=V T1=300K
P'1=P V'1=V1(题目所设) T'1=T
由气体状态方程可知:
此题答案为1∶4。
【错解原因】理想气体状态方程或气体定律,针对的对象应为一定质量的理想气体,而不能是两种(或两部分)气体各自的状态,必须是一定质量的理想气体初、末两种状态之间满足的关系,上述解法把两部分气体的p1,p2,T1,T2与一定质量的气体前后两种状态的p1,p'1,T1,T'1混为一谈,以致出现完全相反的结论。
【分析解答】对于A容器中的氮气,其气体状态为:
【错解】开始是平衡状态,未态还是平衡状态,由理想气体状态方
例4 如图7-5,A,B是体积相同的气缸,B内有一导热的、可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞C,D为不导热的阀门。起初,阀门关闭,A内装有压强p1=2.0×
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