Question

【题目】如图所示，绝热气缸倒扣放置，质量为M的绝热活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与气缸间摩擦可忽略不计，活塞下部空间与外界连通，气缸底部连接一U形细管（管内气体的体积忽略不计）．初始时，封闭气体温度为T，活塞距离气缸底部为h0，细管内两侧水银柱存在高度差。已知水银密度为ρ，大气压强为P0，气缸横截面积为S，重力加速度为g，求

(1)U形细管内两侧水银柱的高度差；

(2)通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降，求此时的温度；此加热过程中，若气体吸收的热量为Q，求气体内能的变化。

Answer 1

【答案】(1) (2) ，

【解析】(i) 设封闭气体的压强为P，对活塞分析：

用水银柱表达气体的压强

解得：；

(ii) 加热过程中气体变化是等压变化

，

气体对外做功为

根据热力学第一定律：

可得。