解题思路:(1)不加物体时,两侧等高,说明活塞产生的压强相等;在两活塞上同时各放一质量为m的物块后,气体全部在左侧汽缸中,先求解出气压,然后根据玻意耳定律列式求解;
(2)等压膨胀过程,先根据盖-吕萨克定律列式求解末状态体积,然后求解气体对活塞做多少功,最后根据热力学第一定律判断气体的吸放热情况.
(1)设左、右活塞的面积分别为S1和S2,由于气体处于平衡状态,故两活塞对气体的压强相等,即:[5mg
S1=
3mg
S2
由此得S1=
5/3S2
在两个活塞上各加一质量为m的物块后,右活塞降至气缸底部,所有气体都在左气缸中.
在初态,气体的压强为
3mg
S2],体积为[8/3S2h;
在末态,设左活塞的高度为x,气体压强为
18mg
5S2],体积为[5/3S2x
由P1V1=P2V2得:
3mg
S2]×[8/3S2h=
18mg
5S2]×[5/3S2x
解得:x=
4
3h
即两活塞的高度差为
4
3h
(2)当温度由T0上升至T时,气体的压强始终不变,设x′是温度达到T时左活塞的高度,由
V0
T0=
V
T]得:x′=
T
T0x=
4Th
3T0
活塞对气体做的功为:W=Fs=6mg(x′−x)=8mgh(
T
T0−1)
气体对外做功,内能也增加,根据热力学第一定律,在此过程中气体吸收热量;
答:(1)气体再次达到平衡后两活塞的高度差为
4
3h.
(2)气体对活塞做了8mgh(
T
T0−1)的功,气体是吸收热量.
点评:
本题考点: 理想气体的状态方程;封闭气体压强.
考点点评: 本题关键是明确气体经历等压过程,然后灵活地选择气体实验定律列方程求解,根据热力学第一定律判断吸放热情况.