Question

2．如图所示，一圆柱形导热良好的气瓶水平放置，瓶内有用导热良好的活塞分开的A、B两部分，分别装有理想气体．活塞与瓶内壁气密性好，并可在瓶内自由移动，不计摩擦，开始时，A、B两部分气体的体积之比为2：1，压强均为p，大气温度为T，K为阀门．
①当温度升高时，活塞将如何移动？
②若因阀门封闭不严，B中气体向外缓慢漏气，活塞将缓慢移动，整个过程中气体温度不变，瓶口处气体体积可以忽略．当活塞向右缓慢移动至B中体积减为原来一半时，A中气体的压强多大？若此过程A中气体对外做功为W，则A中气体内能变化多少？

Answer 1

分析 ①假设活塞不动，应用查理定律求出气体的压强，然后求出气体压强的变化量，根据气体压强的变化量分析答题；
②气体发生等温变化，应用玻意耳定律求出气体的压强；温度是理想气体内能的标志，根据气体温度变化情况判断气体内能变化情况．

解答 解：①假设温度升高过程中活塞不动，则气体体积保持不变，气体发生等容变化，由查理定律得：$\frac{p}{T}$=$\frac{p′}{T′}$，
解得：p′=$\frac{T′}{T}$p，
气体压强的变化量：△p=p′-p=$\frac{T′-T}{T}$p=$\frac{△T}{T}$p，
由于p、△T、T都相同，两边气体压强的变化量：△p相同，活塞将静止不动；
②设开始，A的体积为2V，则B的体积为V，由题意可知，气体A后来的体积为2.5V，A气体发生等温变化，由玻意耳定律得：
p×2V=p′×2.5V，
解得：p′=0.8p；
由于气体A的温度不变，气体内能不变，△U=0；
答：①当温度升高时，活塞将不发生移动；
②当活塞向右缓慢移动至B中体积减为原来一半时，A中气体的压强为0.8p；A中气体内能不变．

点评 本题考查了判断活塞的移动方向、求气体压强等问题，分析清楚气体状态变化过程、应用查理定律与玻意耳定律可以解题，解题时注意假设法的应用．