Question

如圖是用導熱性能良好的材料制成的氣體實驗裝置，開始時封閉的空氣柱長度為20cm，人用豎直向下的力F壓活塞，使空氣柱長度變為原來的一半，人對活塞做功l0J，大氣壓強為P₀=1×10⁵Pa，不計活塞的重力．問：

①若用足夠長的時間緩慢壓縮，求壓縮后氣體的壓強多大?

②若以適當的速度壓縮氣體，此過程氣體向外散失的熱量為2J，則氣體的內能增加多少?(活塞的橫截面積S=1cm²)

Answer 1

①p=2×10⁵Pa     ②△U=9J

解析:

①設壓縮后氣體的壓強為P，活塞的橫截面積為S， l0=20cm，l =10cm，V0= l0S，

V= l S． 緩慢壓縮，氣體溫度不變，由玻意耳定律：P₀V₀= P V    (3分)

解出p=2×10⁵Pa    (1分)

②大氣壓力對活塞做功W₁=P₀S（l₀- l）=1J，人做功W₂=l0J，  (1分)

由熱力學第一定律：  △U=W₁+W₂+Q    (2分)

將Q＝－2J等代人，解出△U=9J    (1分)