Question

【题目】如图所示，一个长方形气缸放置于水平地面上，左右侧壁光滑且绝热，底面面积为S=20cm2且导热良好，质量为m=2kg且绝热的活塞下方封闭了一定量的理想气体，稳定时气柱长度为h=20cm。现在在活塞上放一个物块(未画出)，待系统再次稳定后，活塞下方的气柱长度变为h′=10cm，已知大气压强始终为p0=1×105Pa，重力加速度g=10m/s2，一切摩擦阻力不计、气密性良好且外界环境温度保持不变。求：

(1)活塞上所放物块的质量M；

(2)第一次稳定到第二次稳定过程中从底部发生热交换的情况。

Answer 1

【答案】（1）22kg（2）44J

【解析】

(1)初态对活塞由平衡知识可知：

放上物块再次稳定后：

此时对活塞：

解得：

(2)对活塞的全过程由动能定理：

活塞队气体做功-W，根据热力学第一定律：

其中从底部热交换耗散于外界环境的热量为Q，联立解得：