Question

有一導熱氣缸，缸內有一定質量的密封活塞，氣缸內密封一部分稀薄氣體，如圖氣缸水平放置時，活塞距離氣缸底部的距離為L，現將氣缸豎立起來，活塞緩慢下降，穩定后，活塞距離氣缸底部的距離為

2

3

L，若氣缸活塞的橫截面積為S，大氣壓強為Pa．
（1）求活塞的質量；
（2）當氣缸豎起，活塞緩慢下降過程中，判斷氣缸內氣體是吸熱還是放熱，并簡述原因．

Answer 1

（1）氣缸平放時，被封閉氣體壓強和體積分別為：P₁=P_a，V₁=LS ①
氣缸豎直放置時，壓強和體積為：P2=Pa+

mg

S

，V2=

2

3

LS ②
由玻意耳定律：P₁V₁=P₂V₂ ③
聯立①②③解得：m=

PaS

2g

．
故活塞的質量為：m=

PaS

2g

．
（2）氣體等溫變化，內能不變，活塞下降過程對氣體做功，根據熱力學第一定律可知氣體放熱．
故氣體放熱，原因為：內能不變，活塞下降過程對氣體做功，根據熱力學第一定律可知氣體放熱．