Question

【题目】如图，开口朝下的圆筒形气缸竖直悬挂，处于静止状态，气缸内用横截面积为S的薄活塞封闭着温度为300K的某种理想气体，活塞可在气缸内上下无摩擦滑动．通过电热丝可以对气体缓慢加热，使活塞缓慢向下移动．当气体温度升高至360K时，活塞刚好移到气缸口．已知大气压强为p0，气缸容积为V0，重力加速度为g．

①求300K时气缸内气体体积；

②如果不加热气体，而在活塞下悬挂一个沙盘，缓慢（等温）地往沙盘里添加沙，当沙与沙盘总质量与活塞质量相等时，活塞也刚好移到气缸口，判断此过程中气体吸热还是放热？并求出活塞的质量．

Answer 1

【答案】①V0 ②

【解析】

①缓慢加热气体的过程中，气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律可得：

其中T1=300K，T2=360K，V2=V0

解得：

V1=V0

②封闭气体做等温变化，内能不变，气体体积增大，对外做功，根据热力学第一定律可知，此过程中气体吸热。

通过挂沙盘使活塞移到气缸口的过程中，气体发生等温变化，设活塞质量为m，根据玻意耳定律可得：

其中：

联立以上各式，可解得：