Question

【題目】如圖，一絕熱汽缸豎直放置，汽缸內橫截面積的光滑絕熱活塞封閉著一定質量的理想氣體．在活塞上面放置一個物體，活塞和物體質量均為5kg，在汽缸內部有一個阻值的電阻絲．電阻絲兩端的電壓，接通電源10s后斷開，活塞緩慢升高h=10cm后穩定。已知理想氣體的初始溫度、體積，大氣壓，重力加速度．若電阻絲產生的熱量全部被氣體吸收，求：

①活塞上升10cm后理想氣體的溫度；

②從接通電源到活塞上升10cm的過程中理想氣體的內能變化量．

Answer 1

【答案】①400K②250J

【解析】

①設未放物塊前汽缸內氣體的壓強為p，選活塞為研究對象，活塞緩慢移動受力平衡，根據力的平衡知識得：

P0S+2mg＝PS

此時缸內體積為：

溫度為：

活塞在上升h＝10cm后氣體體積為：

氣體做等圧変化，根據蓋呂薩克定律得：

得；

②設汽缸內氣體的壓強為p，選活塞和重物（總質量m）整體為研究對象，活塞和重物緩慢移動受力平衡，根據力的平衡知識得：

活塞在上升的過程中外界對氣體做功

電阻絲在通電內產生的熱量為

根據熱力學第一定律得：

氣體增加的內能。