Question

如图，一集热箱封闭着一定质量的理想气体，体积为V，轻质集热板作为箱的活塞，在一段时间内，受阳光照射箱内气体膨胀对外做功W，其内能增加△U，假如气体没有散热．已知大气压强为P₀，照射前箱内气体温度为T₁．集热箱足够高．求：
①这段时间内集热箱里的气体吸收的热量；
②照射后箱内气体的温度．

Answer 1

分析：根据热力学第一定律求解集热箱里气体吸收的热量，再求解太阳光照在集热板单位面积上的辐射功率．

解答：解：①由热力学第一定律，得△U=Q-W
所以：Q=△U+W
②吸热过程气体发生等压变化，则：

V1

V2

=

T1

T2

  其中V₁=V，
又大气压对气体做功W=P_O（V₂-V₁）
所以V2=

W

PO

+V，
联立得：T2=

V2T1

V1

=

( W PO +V)T1

V

．
答：①这段时间内集热箱里的气体吸收的热量Q=△U+W；
②照射后箱内气体的温度

( W P0 +V)T1

V

．

点评：本大题考查了热力学第一定律的应用和理想气体状态方程的应用，难度不大，基本题．