Question

如圖，兩個(gè)側(cè)壁絕熱、頂部和底部都導(dǎo)熱的相同氣缸直立放置，氣缸底部和頂部均有細(xì)管連通，頂部的細(xì)管帶有閥門(mén)K．兩氣缸的容積均為V₀，氣缸中各有一個(gè)絕熱活塞（質(zhì)量不同，厚度可忽略）．開(kāi)始時(shí)K關(guān)閉，兩活塞下方和右活塞上方充有氣體（可視為理想氣體），壓強(qiáng)分別為p₀和；左活塞在氣缸正中間，其上方為真空；右活塞上方氣體體積為．現(xiàn)使氣缸底與一恒溫?zé)嵩唇佑|，平衡后左活塞升至氣缸頂部，且與頂部剛好沒(méi)有接觸；然后打開(kāi)K，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，重新達(dá)到平衡．已知外界溫度為T(mén)₀，不計(jì)活塞與氣缸壁間的摩擦．求：                                                    

（i）恒溫?zé)嵩吹臏囟萒；                                                                                               

（ii）重新達(dá)到平衡后左氣缸中活塞上方氣體的體積V_x．                                               

                                                                                                      

                                                                                                                                     

Answer 1

（i）與恒溫?zé)嵩唇佑|后，在K未打開(kāi)時(shí)，右活塞不動(dòng)，兩活塞下方的氣體經(jīng)歷等壓過(guò)程，

由蓋呂•薩克定律得：    ①

解得   ②

 （ii）由初始狀態(tài)的力學(xué)平衡條件可知，左活塞的質(zhì)量比右活塞的大．打開(kāi)K后，右活塞必須升至氣缸頂才能滿(mǎn)足力學(xué)平衡條件．

氣缸頂部與外界接觸，底部與恒溫?zé)嵩唇佑|，兩部分氣體各自經(jīng)歷等溫過(guò)程，設(shè)在活塞上方氣體壓強(qiáng)為p，由玻意耳定律得

    ③

對(duì)下方氣體由玻意耳定律得：      ④

聯(lián)立③④式得 

解得

不合題意，舍去．

答：

（i） 恒溫?zé)嵩吹臏囟?img src='http://thumb.1010pic.com/pic1/files/down/test/2015/10/08/15/2015100815552242072866.files/image054.gif'>；

（ii）重新達(dá)到平衡后左氣缸中活塞上方氣體的體積