Question

【題目】如圖，導(dǎo)熱性能良好的氣缸高為L=50cm，開(kāi)口向上置于水平地面上。氣缸中有橫截面積為S=10cm2、質(zhì)量為m=2kg的光滑活塞，開(kāi)始時(shí)活塞正好位于氣缸頂部將一定質(zhì)量的理想氣體封閉在氣缸內(nèi)。外界溫度為t0=27℃、大氣壓為p0=1×105Pa，氣缸和活塞的厚度均可忽略不計(jì)，取g=10m/s2。

(1)將氣缸固定在地面上，如果氣體溫度保持不變，在活塞上輕輕放一個(gè)物體，活塞下降并穩(wěn)定停在距離底部一處，求所放物體的質(zhì)量；

(2)放上物體并穩(wěn)定后，外界溫度緩慢升高，使活塞重新上升4cm，則此時(shí)外界溫度t為多少攝氏度?若該過(guò)程中氣體內(nèi)能增加5J，則該過(guò)程中氣體吸收熱量是多少？

Answer 1

【答案】(1)3kg；(2)11J

【解析】

(1)開(kāi)始時(shí)，V1=L1S，壓強(qiáng)為

①

活塞下移到時(shí)，，設(shè)此時(shí)氣體的壓強(qiáng)為p2，對(duì)所封閉的氣體，活塞向下移動(dòng)時(shí)，氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律有

②

解得

③

設(shè)所放物體的質(zhì)量為M，此時(shí)對(duì)活塞有

④

解得

M = 3kg

(2)對(duì)所封閉的氣體，開(kāi)始時(shí)，，T1= 300K，溫度升高后，V2=(40+4)S，設(shè)此時(shí)的溫度為T2，此過(guò)程為等壓過(guò)程，根據(jù)

⑤

解得

⑥

該過(guò)程中氣體對(duì)活塞做功，得

⑦

由熱力學(xué)第一定理可得

⑧

解得

Q=11J ⑨