Question

如图所示，竖直放置的圆筒形注射器，活塞上端接有气压表，能够方便测出所封闭理想气体的压强，开始时，活塞处于静止状态，此时气体体积为30cm³，气压表读数为1.1×10⁵Pa，若用力向下推动活塞，使活塞缓慢向下移动一段距离，稳定后气压表读数为2.2×10⁵Pa，不计活塞与气缸内壁间的摩擦，环境温度保持不变．
①简要说明活塞移动过程中，被封闭气体的吸热情况；
②求活塞稳定后气体的体积．

Answer 1

【答案】分析：①气体温度不变，气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律分析气体吸热还是放热；
②气体发生等温变化，由玻意耳定律可以求出气体体积．
解答：解：①在移动活塞的过程中，气体体积变小，外界对气体做功，W＞0；
环境温度不变，活塞缓慢向下移动过程中，气体温度不变，气体温度内能不变，△U=0；
由热力学第一定律△U=W+Q，可知Q=△U-W=-W＜0，因此气体要放出热量；
②气体发生了等温变化，由玻意耳定律可得：P₁V₁=P₂V₂，
即：1.1×10⁵Pa×30cm³=2.2×10⁵Pa×V₂，解得：V₂=15cm³，
答：①活塞移动过程中，被封闭气体要向外界放出热量；
②活塞稳定后气体的体积为15cm³．
点评：本题考查了热力学第一定律与玻意耳定律的应用，难度不大，是一道基础题，熟练掌握基础知识即可正确解题．