Question

如圖所示，左右兩個(gè)容器的側(cè)壁都是絕熱的、底部都是導(dǎo)熱的、橫截面積均為S．左容器足夠高，上端敞開，右容器上端由導(dǎo)熱材料封閉．兩個(gè)容器的下端由容積可忽略的細(xì)管連通．容器內(nèi)兩個(gè)絕熱的活塞A、B下方封有氮?dú)�，B上方封有氫氣．大氣的壓強(qiáng)為p，外部氣溫為T=273K保持不變，兩個(gè)活塞因自身重力對下方氣體產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)均為0.1p．系統(tǒng)平衡時(shí)，各氣體柱的高度如圖所示．現(xiàn)將系統(tǒng)的底部浸入恒溫?zé)崴�槽中，再次平衡時(shí)A上升了一定的高度．用外力將A緩慢推回第一次平衡時(shí)的位置并固定，第三次達(dá)到平衡后，氫氣柱高度為0.8h．氮?dú)夂蜌錃饩�可視為理想氣體．求：
（1）第二次平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積；
（2）水的溫度．

Answer 1

【答案】分析：第一個(gè)過程是等溫過程，應(yīng)用玻意耳定理可解得，第二步為等壓變化，用蓋-呂薩克定理可以解得．
解答：解：（1）考慮氫氣的等溫過程，該過程的初態(tài)壓強(qiáng)為P，體積為hS，末態(tài)體積為0.8hS，
設(shè)末態(tài)的壓強(qiáng)為P，由玻意耳定理得：
P==1.25P 
活塞A從最高點(diǎn)被第一次推回平衡位置的過程是等溫過程，該過程的初態(tài)壓強(qiáng)為1.1P，體積為V，末態(tài)壓強(qiáng)為P′，末態(tài)壓強(qiáng)V′
則：P′=P+0.1P=1.35P 
V′=2.2hS  
由玻意耳定理得：V=×2.2hS=2.7hS
（2）活塞A從從最初位置升到最高位置過程為等壓過程，該過程的初態(tài)體積和溫度分別為2hS和T=273K，末態(tài)體積為2.7hS，
設(shè)末態(tài)溫度為T，由該呂薩克定律得：T==368.55K
答：第二次平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積為2.75hS；水的溫度為368.55K．
點(diǎn)評：解題的關(guān)鍵點(diǎn)是找準(zhǔn)變化過程屬于等溫過程、等壓過程、還是等容過程，然后列出相應(yīng)的關(guān)系式．