Question

【題目】如圖所示，兩個可導熱的氣缸豎直放置，氣缸的底部由一細管連通(忽略細管的容積)。兩氣缸各有一個質量不計的活塞，活塞與氣缸無摩擦。活塞的下方為理想氣體，上方為真空。分別在活塞上放置質量為m1=4m，m2=3m的砝碼，氣體處于平衡狀態時，兩活塞位于同一高度h。求

（i）兩個活塞面積之比S1︰S2

（ii）若環境溫度始終保持為T0，在兩活塞上同時再各放一質量為m的砝碼，求氣體再次達到平衡后兩活塞的高度。

Answer 1

【答案】(i) (ii)

【解析】

（i）由于氣體處于平衡狀態，故兩活塞對氣體的壓強相等；

（ii）找出氣體的初、末狀態，根據波馬定律進行求解即可；

（i）設左、右活塞的面積分別為和，由于氣體處于平衡狀態，故兩活塞對氣體的壓強相等，即：，則可以得到：；

（ii）在兩個活塞上再各加一質量為的砝碼后，右活塞降至氣缸底部，所有氣體都在左氣缸中，則初態：氣體的壓強為，體積為

末態：氣體的壓強為，體積為（為左活塞的高度）

由波馬定律得到：

即：，解得：

即活塞的高度差為。