Question

8．如圖所示，A、B氣缸的長度均為30cm，橫截面積相同，C是可在氣缸內無摩擦滑動的、體積不計的活塞，D為閥門．整個裝置均由導熱良好的材料制成．原來閥門關閉，A內有壓強P_A=2×10⁵Pa的氧氣．B內有壓強P_B=1×10⁵Pa的氫氣．閥門打開后，活塞C向右移動，最后達到平衡．假定氧氣和氫氣均視為理想氣體，連接氣缸的管道體積可忽略不計．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B中氣體是吸熱還是放熱（簡要說明理由）．

Answer 1

分析 整個裝置均由導熱材料制成，活塞C向右移動時，兩汽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由玻意耳定律得：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向右移動的過程中活塞對B中氣體做功，而氣體發生等溫變化，內能不變，故B中氣體向外界放熱．
答：①活塞C移動的距離及平衡后B中氣體的壓強為$1.0×1{0}_{\;}^{5}{p}_{a}^{\;}$；
②活塞C移動過程中B中氣體是放熱，原因：活塞C向右移動的過程中活塞對B中氣體做功，而氣體發生等溫變化，內能不變，故B中氣體向外界放熱

點評 本題采用的是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．