一横截面积为S的气缸水平放置,固定不动,两个活塞A和B将气缸分隔为1、2两气室,温度均为27℃,达到平衡时1、2两气室长度分别为30cm和20cm,如图所示.在保持两气室温度不变的条件下,缓慢推动活塞A,使之向右移动5cm,不计活塞与气缸壁之间的摩擦,大气压强为1.0×105Pa.求:
(1)活塞B向右移动的距离与气室2中气体的压强.
(2)若将活塞A用销子固定,保持气室1的温度不变,要使气室2中气体的体积恢复原来的大小,则应将气室2气温度升高为多少℃?

(1)因气缸水平放置,又不计活塞的摩擦,故平衡时两气室内的压强必相等,均为P0.设在活塞A向右移动d的过程中活塞B向右移动的距离为x,平衡时两气缸内压强均为P,因温度不变,根据玻意耳定律,得
气室1 p0L1 S=p0(L1-d+x)S------①
气室2 p0L2 S=p (L2-x) S-------②
由上面①②两式解得
x=
d=L2 L1+L2
×5cm=2 cm 20 30+20
将 x=2 cm代②式,得
p=
×1.0×105Pa=1.1×105Pa 20 18
(2)活塞A固定,气室2中气体的体积恢复为 L2S 时,温度升高为T2,压强增大为 p′,此过程为等容过程,运用查理定律.
=p0 T1 p′ T2
这时气室1中气体的体积为(L1-d)S,压强增大为 p′,温度仍为27℃,为等温过程,根据玻意耳定律,得
p0 L1 S=p′(L1-d)S
解方程组得 T2=
T1=L1 L1-d
×300=360 K30 30-5
t2=360 K-273 K=87℃
答:(1)活塞B向右移动的距离为2cm,气室2中气体的压强为1.1×105Pa.
(2)若将活塞A用销子固定,保持气室1的温度不变,要使气室2中气体的体积恢复原来的大小,则应将气室2气温度升高为87℃.