Question

高二物理问题，告诉我第一问为什么是等容到等压的变化就可以了

如图所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，B左面汽缸的容积为V0，A、B之间的容积为0.1V0．开始时活塞在B处，缸内气体的压强为0.9p0（p0为大气压强），温度为297K，现缓慢加热汽缸内气体，直至399.3K．求：（1）活塞刚离开B处时的温度TB；（2）缸内气体最后的压强p；

Answer 1

已知：P1＝0.9*P0，T1＝297开尔文，T＝399.3开尔文

求：（1）TB；（2）P

解：

（1）当活塞刚要离开B处时，封闭气体的压强是　P2＝P0

此过程中气体的体积不变，所以有

P1 / T1＝P2 / TB

得　TB＝P2* T1 / P1＝P0 * 297 / ( 0.9*P0)＝330  开尔文

（2）为了判断温度达到 T＝399.3 开尔文　时，活塞是否能到达A位置，可设想A处没有限制装置，让活塞自由向右移动。这样，气体是做等压膨胀，在温度达到399.3开尔文时，看看气体的体积是否大于（V0＋0.1V0）？

假设A处无限制装置，在温度达到399.3开尔文时，气体的体积是　V2

那么有　V0 / TB＝V2 / T

得　V2＝V0 * T / TB＝V0* 399.3 / 330＝1.21* V0＞（V0＋0.1V0）

说明温度在达到399.3开尔文之前，活塞已经到达A位置。

可见，最后气体的体积是　V＝（V0＋0.1V0）＝1.1*V0

所以有　P0* V0 / TB＝P*（1.1*V0）/ T

得　P＝P0 * T /（1.1*TB）＝P0* 399.3 /（1.1 * 330）＝1.1 * P0

Answer 2

原本,活塞外侧肯定是大气压,这样外侧气压大于内侧气压,如果没有限制的话那活塞肯定被压得向左走,但现在有了B处的限制.缸内在没加热时就能保持低压(压强差由B处的限制装置提供).所以,除非说缸内气压大于大气压,否则气体就将一直保持定容.
由于B的限制只能提供向右的力,如果压力大于大气压之后{加热到一定程度的时候肯定会的[定量来说就是加温到(297/9*10=)330K]},气体就会向外膨胀,对于缓慢过程气体处于平衡态,所以内外压相等,也就是说此时的气体压力总是等于大气压,除非说气体体积膨胀到了A处,这样如果继续加热就又变成等容过程了.

Answer 3

刚开始加热时，气缸内气压低于大气压，活塞受力向左，保持不动，所以在气缸内气压等于大气压之前，气体体积不变；
气缸内气压等于大气压，再缓慢加热，活塞开始缓慢运动，受力平衡，内部气压等于大气压，所以是等压过程。

Answer 4

（1）由于活塞被限制在AB之间。刚开始里面的气压小于大气压，所以活塞被压在b处，直到里面的气压=大气压。这个过程是等容变化。 P1V1/T1=P2V2/T2, P1=0.9 V1=V0, T1=297, P2=1.0 V2=V0, 可求T2。
（2）当里面气压等于大气压之后，活塞开始向A运动，这个过程是等压变化。
P2V2/T2=P3V3/T3, V2=V0, V3=1.1V0, T2上面求得，可求T3。
如果T3<399.3,说明还要继续加热，这时候又是等容过程。 P3/T3=P4/T4 可求P4，最后的P

追问

里面的大气压等于外界大气压时为什么要向右动呢？不是压强相等就平衡了吗？

追答

因为里面受热，受热就要膨胀。因为是缓慢受热，所以是一个准静态过程。你可以理解为里面受热，气压比外面大了一点点，然后就膨胀，气压又一样了。这个过程无限缓慢，就可以理解为等压膨胀。