(2013•泰安三模)如图所示,内径均匀的导热性能良好的“U”形玻璃管竖直放置,横截面积S=5cm2,右侧管上端封闭,左
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解题思路:①由题意,“U”形玻璃管导热性能良好,两部分封闭气体的温度与环境温度保持相等,气体都作等温变化.先对B端气体研究,根据玻意耳定律求出活塞上移后的压强.水银面相平时,两部分气体的压强相等,再研究A端气体,求出活塞上移后的长度,根据几何关系求解活塞向上移动的距离h′.

②根据体积变化,判断气体对外界做功的正负.运用热力学第一定律分析热量.分析时抓住一定质量的理想气体的内能只与温度有关.

①对于B端气体:

初态时有:

压强 pB1=pA1-6cmHg,而pA1=76cmHg,解得,pB1=70cmHg

体积 VB1=LS

末态时有:VB2=(L+[h/2])S

根据玻意耳定律得:pB1VB1=pB2VB2

得 pB2=

pB1VB1

VB2=[70×11/11+3]cm=55cmHg.

对于A端气体:

初态:pA1=76cmHg,VA1=LS

末态:pA2=pB2=55cmHg,VA2=L′S

根据玻意耳定律得:pA1VA1=pA2VA2

解得:L′S=

pA1VA1

pA2=[76×11S/55]=15.2S

即L′=15.2cm

故活塞向上移动的距离为 x=L′-L+[1/2]h=15.2cm-11+3cm=7.2cm

②此过程中空气柱B内的气体体积增大,气体对外界做正功.温度不变,则其内能不变,根据热力学第一定律分析可知,该气体一定吸收热量.

答:①此过程中活塞向上移动的距离h′是7.2cm.

②正功,吸热.

点评:

本题考点: 气体的等容变化和等压变化;封闭气体压强.

考点点评: 本题考查了玻意耳定律和热力学第一定律公式△U=Q+W,关键要抓住两部分气体之间相关联的条件,运用热力学第一定律时要注意各物理量的正负号.

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