Question

如圖，氣缸、活塞都具有良好的絕熱性和密封性．活塞可在缸內(nèi)無摩擦移動，開啟閥門A、B，讓缸內(nèi)充滿大氣（大氣可視為理想氣體），大氣溫度為300K，此時活塞正好位于正中，兩邊容積都為10L．關(guān)閉閥門A、B，用電熱絲給左邊氣體緩慢加熱，活塞也會緩慢向右移動，當(dāng)左邊溫度達(dá)500K時，活塞向右移動的空間△V=1.5L．求右邊氣體的溫度，試說明右邊氣體溫度變化的根本原因．

Answer 1

分析：兩邊氣體的壓強(qiáng)、溫度、體積三個狀態(tài)參量均變化，因此根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程分別列方程然后聯(lián)立兩個方程即可求解；
根據(jù)熱力學(xué)第一定律以及內(nèi)能的有關(guān)因素判斷解釋變化的原因．

解答：解：以左邊氣體為研究對象，
初狀態(tài)：壓強(qiáng)為P₀，體積為10L，溫度為300K，
末狀態(tài)：壓強(qiáng)為P，體積為11.5L，溫度為500K，
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：

P0×10L

300K

=

P×11.5L

500K

以右邊氣體為研究對象，
初狀態(tài)：壓強(qiáng)為P₀，體積為10L，溫度為300K
末狀態(tài)：壓強(qiáng)為P，體積為8.5L，溫度為T′
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：

P0×10L

300K

=

P×8.5L

T′

兩個方程左右兩邊相除得：T′≈370K
理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度升高說明內(nèi)能增加，
左邊氣體使活塞右移對氣體做功W＞0，而右邊氣體與外界沒有熱量交換Q=0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律△U=W+Q＞0，即氣體內(nèi)能增加，表現(xiàn)為溫度升高，故右邊氣體溫度變化的根本原因是左邊氣體做功．
答：右邊氣體的溫度為370K，右邊氣體溫度變化的根本原因是左邊氣體做功．

點(diǎn)評：本題考查了理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用，關(guān)鍵是確定初末狀態(tài)的狀態(tài)參量．并指導(dǎo)活塞平衡時左右兩部分氣體的壓強(qiáng)相等．