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如图所示,左右两个底部截面均为S的柱形容器竖直放置.左容器足够高,上端敞开,大气压强为p0,右容器上端封闭.两个容器的下端由可忽略容积的细管连通.容器内两个活塞A、B的重力

题目详情
如图所示,左右两个底部截面均为S的柱形容器竖直放置.左容器足够高,上端敞开,大气压强为p0,右容器上端封闭.两个容器的下端由可忽略容积的细管连通.容器内两个活塞A、B的重力均为0.1p0S,忽略摩擦.初始时,两个活塞A、B下方封有高度均为h的氮气,B上方封有高度为h的氢气.温度为T0=273K,系统处于平衡状态.现用外力将活塞A固定,将系统的底部浸入恒温热水槽中,使氮气温度升高到与水温相同,保持氢气的温度不变,再次平衡时,氢气柱高度变为0.8h.求:

(1)再次平衡时,氢气的压强是多少?
(2)水的温度是多少?
▼优质解答
答案和解析
(1)由题意可知氢气的等温过程,初态压强为P0,体积为hS;末态体积为0.8hS,设末态的压强为p.
由玻意耳定律有:p0•hS=p•0.8hS
解得:P=
P0hs
0.8hs
=1.25P0  
(2)氮气初态压强为P1=1.1P0,体积为V1=2hS,温度为:T1=273K
末态压强:P′=P+0.1P0=1.35P0,体积V′=2.2hs,末态温度等于水的温度,设为T
由气态方程有:
1.1p0•2hS
T0
=
1.35p0•2.2hS
T

解得:T=1.35T0=368.55K
答:(1)再次平衡时,氢气的压强是273K
(2)水的温度是368.55K
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