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

Question

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？

Answer 1

（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