Question

(2010年高考山東理綜卷)一太陽能空氣集熱器，底面及側面為隔熱材料，頂面為透明玻璃板，集熱器容積為V₀，開始時內部封閉氣體的壓強為p₀.經(jīng)過太陽曝曬，氣體溫度由T₀＝300 K升至T₁＝350 K.

圖13－3－7

(1)求此時氣體的壓強．

(2)保持T₁＝350 K不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強再變回到p₀.求集熱器內剩余氣體的質量與原來總質量的比值．判斷在抽氣過程中剩余氣體是吸熱還是放熱，并簡述原因．

 

Answer 1

【答案】

(1) p₀　(2) 　吸熱　原因見解析

【解析】(1)設升溫后氣體的壓強為p₁，由查理定律得

＝①

代入數(shù)據(jù)得p₁＝p₀.②

(2)抽氣過程可等效為等溫膨脹過程，設膨脹后氣體的總體積為V，由玻意耳定律得p₁V₀＝p₀V③

聯(lián)立②③式得V＝V₀④

設剩余氣體的質量與原來總質量的比值為k，由題意

得k＝⑤

聯(lián)立④⑤式得k＝

因為抽氣過程中剩余氣體溫度不變，故內能不變，而剩余氣體膨脹對外做功，所以根據(jù)熱力學第一定律可知剩余氣體要吸熱．

答案：(1) p₀　(2) 　吸熱　原因見解析