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如图所示,左右两个容器的侧壁都是绝热的、底部都是导热的、横截面积均为S.左容器足够高,上端敞开,右容器上端由导热材料封闭.两个容器的下端由容积可忽略的细管连通.容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气,B上方封有氢气.大气的压强为p,外部气温为T=273K保持不变,两个活塞因自身重力对下方气体产生的附加压强均为0.1p.系统平衡时,各气体柱的高度如图所示.现将系统的底部浸入恒温热水槽中,再次平衡时A上升了一定的高度.用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定,第三次达到平衡后,氢气柱高度为0.8h.氮气和氢气均可视为理想气体.求:(1)第二次平衡时氮气的体积;(2)水的温度.试题及答案-解答题-云返教育
试题详情
如图所示,左右两个容器的侧壁都是绝热的、底部都是导热的、横截面积均为S.左容器足够高,上端敞开,右容器上端由导热材料封闭.两个容器的下端由容积可忽略的细管连通.容器内两个绝热的活塞A、B下方封有氮气,B上方封有氢气.大气的压强为p
,外部气温为T
=273K保持不变,两个活塞因自身重力对下方气体产生的附加压强均为0.1p
.系统平衡时,各气体柱的高度如图所示.现将系统的底部浸入恒温热水槽中,再次平衡时A上升了一定的高度.用外力将A缓慢推回第一次平衡时的位置并固定,第三次达到平衡后,氢气柱高度为0.8h.氮气和氢气均可视为理想气体.求:
(1)第二次平衡时氮气的体积;
(2)水的温度.
试题解答
见解析
(1)考虑氢气的等温过程,该过程的初态压强为P
,体积为hS,末态体积为0.8hS,
设末态的压强为P,由玻意耳定理得:
P=
=1.25P
活塞A从最高点被第一次推回平衡位置的过程是等温过程,该过程的初态压强为1.1P
,体积为V,末态压强为P′,末态压强V′
则: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从从最初位置升到最高位置过程为等压过程,该过程的初态体积和温度分别为2hS和T
=273K,末态体积为2.7hS,
设末态温度为T,由该吕萨克定律得:T=
=368.55K
答:第二次平衡时氮气的体积为2.75hS;水的温度为368.55K.
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封闭气体压强
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