Question

【题目】如图，导热性能良好的气缸高为L=50cm，开口向上置于水平地面上。气缸中有横截面积为S=10cm2、质量为m=2kg的光滑活塞，开始时活塞正好位于气缸顶部将一定质量的理想气体封闭在气缸内。外界温度为t0=27℃、大气压为p0=1×105Pa，气缸和活塞的厚度均可忽略不计，取g=10m/s2。

(1)将气缸固定在地面上，如果气体温度保持不变，在活塞上轻轻放一个物体，活塞下降并稳定停在距离底部一处，求所放物体的质量；

(2)放上物体并稳定后，外界温度缓慢升高，使活塞重新上升4cm，则此时外界温度t为多少摄氏度?若该过程中气体内能增加5J，则该过程中气体吸收热量是多少？

Answer 1

【答案】(1)3kg；(2)11J

【解析】

(1)开始时，V1=L1S，压强为

①

活塞下移到时，，设此时气体的压强为p2，对所封闭的气体，活塞向下移动时，气体发生等温变化，根据玻意耳定律有

②

解得

③

设所放物体的质量为M，此时对活塞有

④

解得

M = 3kg

(2)对所封闭的气体，开始时，，T1= 300K，温度升高后，V2=(40+4)S，设此时的温度为T2，此过程为等压过程，根据

⑤

解得

⑥

该过程中气体对活塞做功，得

⑦

由热力学第一定理可得

⑧

解得

Q=11J ⑨