Question

如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为20cm，人用竖直向下的力F压活塞，使空气柱长度变为原来的一半，人对活塞做功10J，大气压强为P₀＝1×10⁵Pa，不计活塞的重力。问：

①若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强多大？
②若以适当的速度压缩气体，此过程气体向外散失的热量为2J，则气体的内能增加多少？（活塞的横截面积S＝1cm²）

Answer 1

（1）2×105Pa（2）9J

①设压缩后气体的压强为P，活塞的横截面积为S，l0＝20cm，l＝10cm，V0＝l0S，V＝lS，缓慢压缩，气体温度不变，由玻意耳定律：P0V0＝PV（3分）
解出：p＝2×105Pa （2分）
②大气压力对活塞做功W1＝P0S（l0－l）＝1J，人做功W2＝10J，（1分）
由热力学第一定律：△U＝W1＋W2＋Q （2分）
将Q＝－2J等代入，解出△U＝9J （2分）