Question

如图甲所示，用面积为S的活塞在汽缸内封闭着一定质量的空气，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m，现对汽缸缓缓加热使汽缸内的空气温度从T_I升高到T₂，且空气柱的高度增加了△l，已知加热时气体吸收的热量为Q，外界大气压强为p₀，问此过程中被封闭气体的内能变化了多少？请在下面的图乙的V-T图上大致作出该过程的图象（包括在图象上标出过程的方向）．

Answer 1

由受力分析和做功分析知，在气体缓缓膨胀过程中，活塞与砝码的压力对气体做负功，大气压力也对气体做负功；
外界对气体所做的功W=-mg△l-p₀S△l；
根据热力学第一定律得：△U=W+Q=-mg△l-p₀S△l+Q；
气体做等压变化，则体积随热力学温度成正比变化，V-T图所图所示：