问题详情:
如图所示,开口向上竖直放置的内壁光滑气缸,其侧壁是绝热的,底部导热,内有两个质量均为m的密闭活塞,活塞A导热,活塞B绝热,将缸内理想气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分.初状态整个装置静止不动处于平衡,Ⅰ、Ⅱ两部分气体的长度均为l0,温度为T0.设外界大气压强为P0保持不变,活塞横截面积为S,且mg=P0S,环境温度保持不变.求:
①在活塞A上逐渐添加铁砂,当铁砂质量等于2m时,两活塞在某位置重新处于平衡,活塞B下降的高度.
②现只对Ⅱ气体缓慢加热,使活塞A回到初始位置,此时Ⅱ气体的温度.
【回答】
解:①初状态Ⅰ气体压强
Ⅱ气体压强
添加铁砂后Ⅰ气体压强 P1′=P0+=4p0
Ⅱ气体压强P2′=P1′+=5P0
根据玻意耳定律,Ⅱ气体等温变化,P2l0S=P2′l2S
可得:,B活塞下降的高度h2=l0﹣l2=0.4l0
②Ⅰ气体等温变化,
可得:l1=0.5l0
只对Ⅱ气体加热,I气体状态不变,所以当A活塞回到原来位置时,Ⅱ气体高度l2″=2l0﹣0.5l0=1.5l0
根据气体理想气体状态方程:
=
得:T2=2.5T0
答:①在活塞A上逐渐添加铁砂,当铁砂质量等于2m时,两活塞在某位置重新处于平衡,活塞B下降的高度为0.4l0.
②现只对II气体缓慢加热,使活塞A回到初始位置,此时II气体的温度2.5T0.
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