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【题目】内壁光滑上小下大的圆柱形薄壁气缸竖直放置,上下气缸的横截面积分别为S1=40cm2S2=80cm2,上下气缸的高度分别为h=80cmH=100cm。质量为m=8kg的薄活塞将0.5mol氢气(H2的摩尔质量为2g/mol)封闭在气缸内,活塞静止在管口,如图所示。已知氢气的定容比热容Cv10.21kJ/(kgK),外界大气压强p0=1.0×105Pa,g10m/s2。定容比热容Cv是指单位质量的气体在容积不变的条件下,温度升高或降低1K所吸收或放出的热量。保持缸内气体温度为35℃不变,用竖直外力缓慢向下推活塞,当活塞恰推至上气缸底部时,外力大小为F。求:

(1)求F的大小;

(2)随后在逐渐减小竖直外力的同时改变缸内气体温度,使活塞位置保持不变,直至外力恰为0。求这一过程中气体内能的变化量为多少?(结果保留三位有效数)

【答案】192N 898J

【解析】

1)温度不变,初始压强:

初始体积

当活塞运动到小气缸底部时,气体体积.

由玻意尔定律.

对活塞受力分析可知:.

解得:F=192N..

2)体积不变;改变温度之后气体的压强为p3p3=p1=1.20×105Pa

设此时温度为T3,初始温度为T1=35+273=308K.

由盖-吕萨克定律得解得T3=220K

温度降低放出热量KJ≈898J.

根据得气体内能的变化量为898J.

练习册系列答案
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【题目】下述说法正确的是(

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B. 根据E = kQ/r2,可知点电荷电场中某点的场强与该点电荷的电量Q成正比

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