Question

【题目】如图所示，水平放置的导热汽缸用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞的厚度不 计，质量m =10 kg，横截面积S= 100 cm2，可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气。开始时活 塞与汽缸底的距离L1=11 cm，外界气温为27℃，大气压强为P0=1.0×105 Pa，现将汽缸缓慢转动至开口向上的竖直位置，然后对缸内的气体缓慢加热一段时间，刚停止加热时，活塞相对气缸恰好再回到原来的位置，已知重力加速度g=m/s2，求：

（1）汽缸刚转动至开口竖直向上时活塞与汽缸底的距离L2；

（2）刚停止加热时缸内气体的温度；

（3）在加热过程中，缸内气体吸收的热量Q= 240 J，该过程中气体增加的内能为多大。

Answer 1

【答案】（1）10cm（2）330 K（3）229 J

【解析】

（1）汽缸转动至口朝上时，活塞的受力分析如图所示，由p1S=p0S+mg

得 p1=1.1×105Pa

对汽缸转动过程，根据玻意耳定律：p0L1S=p1L2S..

得 L2= 10cm

（2）加热前 T1=27+273 K=300K

对加热过程：

得T2=330 K

（3）加热过程

W=-p1S（L1-L2）= -11J

根据热力学第一定律△U=W+Q .

得△U=229 J.