Question

图中A、B气缸的长度和截面积均为30cm和20cm²，C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门．整个装置均由导热材料制成．起初，阀门关闭，A内有压强P_A=2.0×10⁵帕的氮气．B内有压强P_B=1.0×10⁵帕的氧气．阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡．求：
①活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强；
②活塞C移动过程中A中气体是吸热还是放热（简要说明理由）．（假定氧气和氮气均为理想气体，连接气缸的管道体积可忽略）

Answer 1

分析：整个装置均由导热材料制成，活塞C向右移动时，两气缸内气体均发生等温变化，平衡后两部分气体的压强相等．根据玻意耳定律，结合关系条件求解．根据热力学第一定律分析吸放热情况．

解答：解：①由玻意耳定律：
对A部分气体有：p_ALS=p（L+x）S      
对B部分气体有：p_BLS=p（L-x）S      
代入相关数据解得：x=10cm，p=1.5×10⁵Pa     
②活塞C向右移动的过程中A中气体对外做功，而气体发生等温变化，内能不变，故A中气体从外界吸热．   
答：①活塞C移动的距离为10cm，平衡后B中气体的压强1.5×10⁵Pa；
   ②活塞C移动过程中A中气体是吸热．

点评：本题采用是的隔离法分别对两部分气体用玻意耳定律研究，同时要抓住两部分气体的相关条件，如压强关系、体积关系等等．