Question

（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

Answer 1

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 p_B1=p_A1-6cmHg，而p_A1=76cmHg，解得，p_B1=70cmHg

体积 V_B1=LS

末态时有：V_B2=（L+[h/2]）S

根据玻意耳定律得：p_B1V_B1=p_B2V_B2；

得 p_B2=

pB1VB1

VB2=[70×11/11+3]cm=55cmHg．

对于A端气体：

初态：p_A1=76cmHg，V_A1=LS

末态：p_A2=p_B2=55cmHg，V_A2=L′S

根据玻意耳定律得：p_A1V_A1=p_A2V_A2；

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．