Question

【題目】圖中系統由左右兩個側壁絕熱底部截面均為S的容器組成。左邊容器足夠高，上端敞開，右容器上端由導熱材料封閉。兩個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p0，兩個活塞因自身重量對下方氣體產生的附加壓強均為0.1 p0。系統平衡時，各氣體柱的高度如圖所示。現將系統的底部浸入恒溫熱水槽中，通過導熱底部對氮氣加熱，再次平衡時A上升了一定的高度。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：

① 第三次平衡時氫氣的壓強；

② 第二次平衡時氮氣的體積。

Answer 1

【答案】(1) (2)

【解析】（1）考慮氫氣的等溫過程，該過程的初態壓強為p0，體積為hS，末態體積為0.8hS，設末態壓強為p，

由玻意耳定律可得：p(0.8hS)=p0hS

解得p=1.25p0

（2）活塞A從最高點被推回第一次平衡位置的過程是等溫過程，該過程的末態壓強為1.1p0，體積為V，末態壓強為p′，末態體積為V′，則：p′=p+0.1p0=1.35p0

由玻意耳定律可得：1.1p0V=p′V′

解得V=2.7hS