Question

【题目】如图所示，水平地面上放置一个内壁光滑的绝热气缸，气缸开口朝右，如图甲所示，缸内通过轻质活塞封闭—部分气体。初态时气体压强为一个标准大气压温度为27℃，活塞到气缸底部距离为 30 cm，现对气缸加热，气体膨胀而活塞缓慢右移。已知气缸横截面枳为50cm2，总长为50 cm，大气压强为1.0×105Pa。气缸右端开口小于活塞面积，不计活塞厚度，封闭气体可视为理想气体。

（1）计算当温度升高到127℃时，缸内封闭气体的压强；

（2）若将该气缸活塞系统开口向上，如图乙所示，活塞到气缸底部距离仍为30cm，对气缸加热，气体膨胀使活塞缓慢上移至顶部，这一过程气体内能增加了200J。则封闭气体共吸收了多少热量？

Answer 1

【答案】(1) 1.0×105 Pa(2) 300J

【解析】

（i）活寒移动到气缸口过程气体发生等压变化，

由盖一吕萨克定律得

=

代入数倨解得

T2=500 K

即 227℃

因为127°C<227°C，所以活塞未移动到气缸最右侧， 气缸内的气休发生的是等压变化，得

p= p0=1.0×105 Pa

（ii）由题意可知，气体膨胀过程活塞移动的距离

△x= 0.5 m-0.3 m= 0.2 m

大气压力对封闭气体做功

W= -p0S△x

代入数据解得

W=-100J

由热力学第一定律得

△U=W+Q

则

Q=△U-W=200J-（-l00）J = 300J