问题 计算题

如图,一根粗细均匀、内壁光滑、竖直放置的玻璃管下端密封,上端封闭但留有一抽气孔。管内下部被活塞封住一定量的气体(可视为理想气体),气体温度为T1。开始时,活塞上方的气体的压强为p0,活塞上方玻璃管的容积为2.6V1,活塞下方气体的体积为V1,活塞因重力而产生的压强为0.5p0。缓慢将活塞上方抽成真空并密封。整个抽气过程中管内气体温度始终保持不变。然后将密封的气体缓慢加热。求:

(1)活塞刚碰到玻璃管顶部时气体的温度;

(2)当气体温度达到1.8T1时气体的压强。

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0.5p0,体积为V。依题意,由玻意耳定律得(p0+0.5p0)V1=0.5p0V  ①

此后,气体等压膨胀,设活塞碰到玻璃管顶部时气体的温度是Tˊ。由盖·吕萨克定律得 ②

由①②得Tˊ=1.2T1  ③

(2)活塞碰到顶部后的过程是等容升温过程。由查理定律得  ④

式中p2是气体温度达到1.8T1时气体的压强

由③④式得p2=0.75p0

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