高中物理竞赛试题-热学2
全国中学生高中物理竞赛预赛试题分类汇编
热 学
第16届预赛题
如图预16-3所示，两个截面相同的圆柱形容器，右边容器高为H，上端封闭，左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的活塞。两容器由装有阀门的极细管道相连通，容器、活塞和细管都是绝热的。开始时，阀门关闭，左边容器中装有热力学温度为T0的单原子理想气体，平衡时活塞到容器底的距离为H，右边容器内为真空。现将阀门缓慢打开，活塞便缓慢下降，直至系统达到平衡。求此时左边容器中活塞的高度和缸内气体的温度。
提示：一摩尔单原子理想气体的内能为力学温度。 参考解答
设容器的截面积为A，封闭在容器中的气体为 摩尔，阀门打开前，气体的压强为p0。由理想气体状态方程有
p0AH RT0 （1） 打开阀门后，气体通过细管进入右边容器，活塞缓慢向下移动，气体作用于活塞的压强仍为p0。活塞对气体的压强也是p0。设达到平衡时活塞的高度为x，气体的温度为T，则有
p0(H x)A RT （2） 根据热力学第一定律，活塞对气体所做的功等于气体内能的增量，即
p0(H x)A R(T T0) （3） 由（1）、（2）、（3）式解得
3
RT，其中R为摩尔气体常量，T为气体的热2
32
2
H （4） 57
T T0 （5）
5
x
第17届预赛题
（20分）绝热容器A经一阀门与另一容积比A的容积大得很多的绝热容器B相连。开始时
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