Question

圖中A、B氣缸的長度和截面積均為30cm和20cm²，C是可在氣缸內無摩擦滑動的、體積不計的活塞，D為閥門．整個裝置均由導熱材料制成．起初，閥門關閉，A內有壓強P_A=2.0×10⁵帕的氮氣．B內有壓強P_B=1.0×10⁵帕的氧氣．閥門打開后，活塞C向右移動，最后達到平衡．求：
①活塞C移動的距離及平衡后B中氣體的壓強；
②活塞C移動過程中A中氣體是吸熱還是放熱（簡要說明理由）．（假定氧氣和氮氣均為理想氣體，連接氣缸的管道體積可忽略）

Answer 1

分析：整個裝置均由導熱材料制成，活塞C向右移動時，兩氣缸內氣體均發生等溫變化，平衡后兩部分氣體的壓強相等．根據玻意耳定律，結合關系條件求解．根據熱力學第一定律分析吸放熱情況．

解答：解：①由玻意耳定律：
對A部分氣體有：p_ALS=p（L+x）S      
對B部分氣體有：p_BLS=p（L-x）S      
代入相關數據解得：x=10cm，p=1.5×10⁵Pa     
②活塞C向右移動的過程中A中氣體對外做功，而氣體發生等溫變化，內能不變，故A中氣體從外界吸熱．   
答：①活塞C移動的距離為10cm，平衡后B中氣體的壓強1.5×10⁵Pa；
   ②活塞C移動過程中A中氣體是吸熱．

點評：本題采用是的隔離法分別對兩部分氣體用玻意耳定律研究，同時要抓住兩部分氣體的相關條件，如壓強關系、體積關系等等．