例题6-2-1 一个可以自由滑动的绝热活塞把体积为 的绝热容器分为左右相等的两部分A和B, A和B各盛有 的单原子理想气体,其温度均为 ,如果用一外力作用于活塞上缓慢地把A压为原体积的一半(活塞与容器摩擦可忽略,活塞杆体积也可忽略)。求:(1)外力作的功;(2)如果在把A压缩为 时,把活塞的阀门打开,两边气体混合,求容器内最终温度。
解:(1)求外力做功有两种方法。
方法一:由于容器绝热,外力做功等于容器内气体内能的增加,其大小为A、B两部分增量之和,即

其中



方法二:活塞缓慢移动可视为准静态过程,活塞受力平衡。设活塞面积为 ,则 ,向左移动距离 则 力做正功,而 做负功,做功数值相等。




(2)外力做功后,两部分气体混合,温度升高,内能增加, ,由 得

容器最后温度为 |