问题
计算题
如图所示,一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封,上端留有一抽气孔。管内下部被一活塞封住一定量的气体(可视为理想气体)。开始时,封闭气体的温度为T1,活塞上、下方气体的体积分别为3V0、V0,活塞上方气体的压强为p0,活塞因重力而产生的压强为0.4p0。先保持气体温度不变,缓慢将活塞上方抽成真空并密封,然后再对气体缓慢加热。求:
(1)刚开始加热时活塞下方密闭气体的体积V1;
(2)活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度T2;
(3)当气体温度达到T3=1.6 T1时气体的压强p3。
答案
解:(1)抽气过程为等温过程,活塞上面抽成真空时,下面气体的压强为0.4p0,体积为V0
由玻意耳定律得(p0+0.4p0)V0=0.4p0V1
得V1=3.5 V0
(2)气体等压膨胀,设活塞碰到玻璃管顶部时气体的温度是T2
由盖-吕萨克定律得
得T2=T1
(3)气体温度达到时气体的压强为p3,活塞碰到顶部后的过程是等容升温过程。
由查理定律得
得 p3=0.56p0