Question

在气球内部充有压强为1.0atm(即76cmH_g)、温度为27⁰C的氦气时，其体积为3.5m³。在气球上升至海拔6.5km高空的过程中，气球内氦气的压强逐渐减小到此高度上的大气压38cmH_g，此过程中气球内部因为启动一个可持续加热装置，而保持球内温度不变，此后停止加热，保持气球高度不变，已知在这一海拔高度气温为零下33⁰C，设气球内外压强相等，不计气球的厚度。求：
（1）气球在停止加热前的体积
（2）在加热过程中，球内加热装置放热500J，气球放热20J，求气体对外界做的功
（3）氦气在停止加热较长一段时间后的气球体积

Answer 1

解：（1）上升过程氦气是等温变化
P₁V₁= P₂V₂                       (1分)
停止加热前气球的体积
V₂="7.0L                       " （2分）
（2）温度不变氦气的内能不变，
由热力学第一定律W+Q=DU可知
气体对外做功
W="480J                       " （2分）
（3）停止加热，温度下降，氦气为等压变化
                       （1分）
气球体积：V₃=5.6m³

略