Question

【題目】如圖所示為一固定的直立汽缸，它由上、下兩個圓筒構成，中間由一細而短的管道連通。上、下部圓筒中各有一個活塞，活塞4質量為2m、面積為2S，活塞B質量為m、面積為S，且活塞B下方與大氣連通。已知汽缸壁、連接管及活塞均絕熱，兩活塞均可在各自的圓筒內無摩擦地上下滑動，且不漏氣�，F(xiàn)向活塞A上方充八1mol理想氣體，活塞A、B間也充入一定量的理想氣體。初始時整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，大氣壓強為p0，A上方氣體溫度為T0，活塞A位于上部圓筒一半高度處，距離上部圓筒頂端。現(xiàn)通過置于頂端的電熱絲對活塞A上方氣體緩慢加熱，直至活塞A剛好到達上圓筒底端，該過程中傳遞給A上方氣體的熱量為多少？（已知理想氣體每摩爾的內能U=CT，其中C為常量，F為熱力學溫度）

Answer 1

【答案】

【解析】

對活塞B進行受力分析，如圖甲，

有：

對活塞A進行受力分析，如圖乙，

有：

聯(lián)立解得：

可知升溫過程中，A上方得氣體處于等壓膨脹過程中，該過程氣體對外做功，，且，由氣體狀態(tài)方程等壓變化：，解得：，由：，，根據(jù)熱力學第一定律：，解得：