Question

如图所示，一圆柱形绝热汽缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为m，活塞的横截面积为S。初始时，气体的温度为T₀，活塞与容器底部相距h。现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时活塞下降了h，已知大气压强为p₀，重力加速度为g，不计活塞与汽缸的摩擦。求此时气体的温度和加热过程中气体内能的增加量。(题中各物理量单位均为国际单位制单位)

Answer 1

由盖—吕萨克定律得，＝，

解得T₁＝2T₀。

气体在等压变化过程中，活塞受力如图。

 由平衡条件，pS＝p₀S－mg

气体对活塞做功，W＝pSh＝(p₀S－mg)h，

由热力学第一定律，ΔU＝Q－W，

气体内能的增加量为ΔU＝Q－(p₀S－mg)h。

答案：2T₀　Q－(p₀S－mg)h