Question

【题目】如图所示，绝热汽缸内封有一定质量的理想气体，缸体质量M = 200 kg，活塞质量m = 10 kg，活塞面积S = 100 cm2，l = 20 cm。绝热活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气，此时，缸内气体的温度为27℃，活塞位于汽缸正中，整个装置都静止。在汽缸内部有一个阻值的电阻丝（图中没画出），电阻丝两端的电压U = 12 V。接通电源10 s后断开，活塞相对气缸缓慢移动到缸口AB处已知大气压恒为P0=1.0×105Pa，重力加速度为 g = 10 m/s2若电阻丝产生的热量全部被气体吸收。求：

(i)活塞恰好静止在汽缸缸口AB处时，缸内气体的温度；

(ii)从接通电源到活塞相对气缸移动到缸口AB的过程中理想气体的内能变化量。

Answer 1

【答案】（1） （2）60J

【解析】

（1）以缸内理想气体为研究对象，活塞缓慢移动到缸口过程中，压强恒为，

且 ；解得： ；

由于缸内气体为等压变化，可得

所以

故

（2）活塞在相对气缸下移h=10cm的过程中外界对气体做功

电阻丝在通电内产生的热量为

根据热力学第一定律

则气体的内能增加了60J