Question

［物理――選修3-3］（15分）

⑴（5分）帶有活塞的氣缸內封閉一定量的理想氣體。氣體開始處于狀態a，然后經過過程ab到達狀態b或經過過程ac到達狀態c，b、c狀態溫度相同，如V-T圖所示。設氣體在狀態b和狀態c的壓強分別為p_b和p_c，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Q_ab和Q_ac，則______________（填入選項前的字母，有填錯的不得分）

A．p_b>p_c，Q_ab>Q_ac                                                                    B．p_b>p_c，Q_ab<Q_ac

C．p_b<p_c，Q_ab>Q_ac                                                                     D．p_b<p_c，Q_ab<Q_ac

⑵（10分）圖中系統由左右兩個側壁絕熱、底部導熱、截面均為S的容器組成。左容器足夠高，上端敞開。右容器上端由導熱材料封閉。兩容器的下端由可忽略容積的細管連通。容器內兩個絕熱的活塞A、B下方封有氮氣，B上方封有氫氣。大氣的壓強為p₀，溫度為T₀=273 K，兩活塞因自身重量對下方氣體產生的附加壓強均為0.1p₀。系統平衡時，各氣柱的高度如圖所示。現將系統底部浸入恒溫熱水槽中，再次平衡時A上升了一定高度。用外力將A緩慢推回第一次平衡時的位置并固定，第三次達到平衡后，氫氣柱高度為0.8h。氮氣和氫氣均可視為理想氣體。求：（ⅰ）第二次平衡時氮氣的體積；（ⅱ）水的溫度。

Answer 1

見解析

解析:

（1）C  （15分）

（2）（10分）

（i）考慮氫氣的等溫過程。該過程的初態壓強為，體積為hS，末態體積為0.8hS。

設末態的壓強為P，由玻意耳定律得              ①

活塞A從最高點被推回第一次平衡時位置的過程是等溫過程。該過程的初態壓強為1.1，體積為V；末態的壓強為，體積為，則         ②

                          ③

由玻意耳定律得              ④

(ii) 活塞A從最初位置升到最高點的過程為等壓過程。該過程的初態體積和溫度分別為和，末態體積為。設末態溫度為T，由蓋-呂薩克定律得 

                    ⑤