5.如圖所示,完全相同的兩個氣缸A、B,氣缸的長度為30cm,截面積為20cm2,C是可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動的、體積不計的活塞,D為閥門,整個裝置均由導熱材料制成.起初閥門關閉,A內(nèi)有壓強PA=3.0×105帕的氮氣.B內(nèi)有壓強PB=1.0×105帕的氧氣.閥門打開后,活塞C向右移動,最后達到平衡.環(huán)境溫度保持不變,假定氧氣和氮氣均為理想氣體,連接氣缸的管道體積可忽略.求:
①活塞C移動的距離及平衡后B中氣體的壓強;
②活塞C移動過程中A中氣體是吸熱(選填“吸熱”或“放熱”).

分析 ①整個裝置均由導熱材料制成,活塞C向右移動時,兩氣缸內(nèi)氣體均發(fā)生等溫變化,平衡后兩部分氣體的壓強相等.根據(jù)玻意耳定律,結(jié)合關系條件求解.
②根據(jù)熱力學第一定律分析吸放熱情況.

解答 解:①由玻意耳定律得:
對A部分氣體有:pALS=p(L+x)S…①
對B部分氣體有:pBLS=p(L-x)S…②
由①②聯(lián)立得:p=2.0×105Pa…③
將③代入①得:x=15cm
②活塞C向右移動的過程中A中氣體對外做功,而氣體發(fā)生等溫變化,內(nèi)能不變,故根據(jù)熱力學第一定律可知A中氣體從外界吸熱.
答:①活塞C移動的距離為15cm,平衡后B中氣體的壓強2.0×105Pa;
②活塞C移動過程中A中氣體是吸熱.

點評 本題采用是的隔離法分別對兩部分氣體用玻意耳定律研究,同時要抓住兩部分氣體的相關條件,如壓強關系、體積關系等等.

練習冊系列答案
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