1.如圖,一帶有活塞的氣缸通過底部的水平細(xì)管與一個(gè)上端開口的豎直管相連,氣缸與豎直管的橫截面面積之比為3:1,初始時(shí),該裝置的底部盛有水銀;活塞與水銀面之間有一定量的氣體,氣柱高度為l(以cm為單位);豎直管內(nèi)的水銀面比氣缸內(nèi)的水銀面高出3l/8。現(xiàn)使活塞緩慢向上移動11l/32,這時(shí)氣缸和豎直管內(nèi)的水銀面位于同一水平面上,求初始時(shí)氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)(以cmHg為單位,用l表示)
2.如圖所示,水平放置一個(gè)長方體氣缸,總體積為V,用無摩擦活塞(活塞絕熱、體積不計(jì))將內(nèi)部封閉的理想氣體分為完全相同的A、B兩部分。初始時(shí)兩部分氣體壓強(qiáng)均為P,溫度均為T。若使A氣體的溫度升高,B氣體的溫度保持不變,求
(i)A氣體的體積變?yōu)槎嗌?/span>?(ii)B氣體在該過程中是放熱還是吸熱?
3.如圖所示,在兩端封閉粗細(xì)均勻的豎直長管道內(nèi),用一可自由移動的活塞A封閉體積相等的兩部分氣體。開始時(shí)管道內(nèi)氣體溫度都為T0 = 500K,下部分氣體的壓強(qiáng)p0=1.25×105 Pa,活塞質(zhì)量m = 0.25 kg,管道的內(nèi)徑橫截面積S =1cm2?,F(xiàn)保持管道下部分氣體溫度不變,上部分氣體溫度緩慢降至T,最終管道內(nèi)上部分氣體體積變?yōu)樵瓉淼?/span>,若不計(jì)活塞與管道壁間的摩擦,g = 10 m/s2,求此時(shí)上部分氣體的溫度T。
4.如圖所示,兩個(gè)截面積均為S的圓柱形容器,左右兩邊容器高均為,右邊容器上端封閉,左邊容器上端是一個(gè)可以在容器內(nèi)無摩擦滑動的輕活塞(重力不計(jì)),兩容器由裝有閥門的極細(xì)管道(體積忽略不計(jì))相連通。開始時(shí)閥門關(guān)閉,左邊容器中裝有熱力學(xué)溫度為的理想氣體,平衡時(shí)活塞到容器底的距離為,右邊容器內(nèi)為真空?,F(xiàn)將閥門緩慢打開,活塞便緩慢下降,直至系統(tǒng)達(dá)到平衡,此時(shí)被封閉氣體的熱力學(xué)溫度為T,且>。求此過程中外界對氣體所做的功。(已知大氣壓強(qiáng)為P0)
5.如圖所示,一水平放置的薄壁氣缸,由截面積不同的兩個(gè)圓筒連接而成,質(zhì)量均為m = 1.0 kg的活塞A、B用一長度為3 L = 30 cm、質(zhì)量不計(jì)的輕細(xì)桿連接成整體,它們可以在筒內(nèi)無摩擦地左右滑動且不漏氣?;钊?/span>A、B的面積分別為SA= 200 cm2和SB= 100 cm2,氣缸內(nèi)A和B之間封閉有一定質(zhì)量的理想氣體,A的左邊及B的右邊都是大氣,大氣壓強(qiáng)始終保持為p0= 1.0 × 105 Pa。當(dāng)氣缸內(nèi)氣體的溫度為T1= 500 K時(shí),活塞處于圖示位置平衡。問:
(i)此時(shí)氣缸內(nèi)理想氣體的壓強(qiáng)多大?
(ii)當(dāng)氣缸內(nèi)氣體的溫度從T1= 500 K緩慢降至T2 = 400 K時(shí),活塞A、B向哪邊移動?移動的位移多大?
6.如圖所示,在固定的氣缸A和B中分別用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體,活塞面積之比為,兩活塞以穿過B的底部的剛性細(xì)桿相連,可沿水平方向無摩擦滑動.兩個(gè)氣缸都不漏氣.初始時(shí),A、B中氣體的體積皆為,溫度皆為=300K.A中氣體壓強(qiáng),是氣缸外的大氣壓強(qiáng).現(xiàn)對A加熱,使其中氣體的體積增大,溫度升到某一溫度.同時(shí)保持B中氣體的溫度不變。
求此時(shí)A中氣體壓強(qiáng)(用表示結(jié)果)和溫度(用熱力學(xué)溫標(biāo)表達(dá))
7.一豎直放置、缸壁光滑且導(dǎo)熱的柱形氣缸內(nèi)盛有一定量的氮?dú)猓换钊指舫?span lang="EN-US">Ⅰ、Ⅱ兩部分;已知活塞的質(zhì)量為m,活塞面積為S,達(dá)到平衡時(shí),這兩部分氣體的體積相等,如圖(a)所示;為了求出此時(shí)上部氣體的壓強(qiáng)p10,將氣缸緩慢倒置,再次達(dá)到平衡時(shí),上下兩部分氣體的體積之比為3:1,如圖(b)所示。設(shè)外界溫度不變,重力加速度大小為g,求:圖(a)中上部氣體的壓強(qiáng)p10
8.如圖,由U形管和細(xì)管連接的玻璃泡A、B和C浸泡在溫度均為0°C的水槽中,B的容積是A的3倍。閥門S將A和B兩部分隔開。A內(nèi)為真空,B和C內(nèi)都充有氣體。U形管內(nèi)左邊水銀柱比右邊的低60mm。打開閥門S,整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定后,U形管內(nèi)左右水銀柱高度相等。假設(shè)U形管和細(xì)管中的氣體體積遠(yuǎn)小于玻璃泡的容積。
(i)求玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)(以mmHg為單位);
(ii)將右側(cè)水槽的水從0°C加熱到一定溫度時(shí),U形管內(nèi)左右水銀柱高度差又為60mm,求加熱后右側(cè)水槽的水溫。
9.圖中系統(tǒng)由左右連個(gè)側(cè)壁絕熱、底部、截面均為S的容器組成。左容器足夠高,上端敞開,右容器上端由導(dǎo)熱材料封閉。兩個(gè)容器的下端由可忽略容積的細(xì)管連通。容器內(nèi)兩個(gè)絕熱的活塞A、B下方封有氮?dú)猓?/span>B上方封有氫氣。大氣的壓強(qiáng)p0,溫度為T0=273K,連個(gè)活塞因自身重量對下方氣體產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)均為0.1 p0。系統(tǒng)平衡時(shí),各氣體柱的高度如圖所示?,F(xiàn)將系統(tǒng)的底部浸入恒溫?zé)崴壑?,再次平衡時(shí)A上升了一定的高度。用外力將A緩慢推回第一次平衡時(shí)的位置并固定,第三次達(dá)到平衡后,氫氣柱高度為0.8h。氮?dú)夂蜌錃饩梢暈槔硐霘怏w。求
(ⅰ)第二次平衡時(shí)氮?dú)獾捏w積;(ⅱ)水的溫度。
10.如圖,體積為V、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱氣缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞;氣缸內(nèi)密封有溫度為2.4T0、壓強(qiáng)為1.2p0的理想氣體.p0和T0分別為大氣的壓強(qiáng)和溫度.已知:氣體內(nèi)能U與溫度T的關(guān)系為U=αT,α為正的常量;容器內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的.求:
①氣缸內(nèi)氣體與大氣達(dá)到平衡時(shí)的體積V1;②在活塞下降過程中,氣缸內(nèi)氣體放出的熱量Q.
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