Question

8．如图所示，A、B气缸的长度均为30cm，横截面积相同，C是可在气缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞，D为阀门．整个装置均由导热良好的材料制成．原来阀门关闭，A内有压强P_A=2×10⁵Pa的氧气．B内有压强P_B=1×10⁵Pa的氢气．阀门打开后，活塞C向右移动，最后达到平衡．假定氧气和氢气均视为理想气体，连接气缸的管道体积可忽略不计．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B中气体是吸热还是放热（简要说明理由）．

Answer 1

分析 整个装置均由导热材料制成，活塞C向右移动时，两汽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由玻意耳定律得：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向右移动的过程中活塞对B中气体做功，而气体发生等温变化，内能不变，故B中气体向外界放热．
答：①活塞C移动的距离及平衡后B中气体的压强为$1.0×1{0}_{\;}^{5}{p}_{a}^{\;}$；
②活塞C移动过程中B中气体是放热，原因：活塞C向右移动的过程中活塞对B中气体做功，而气体发生等温变化，内能不变，故B中气体向外界放热

点评 本题采用的是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．