Question

（8分）【物理—物理3-3】

一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为，开始时内部封闭气体的压强为。经过太阳曝晒，气体温度由升至。

（1）求此时气体的压强。

（2）保持不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到。求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因。

 

Answer 1

（1）

（2）吸热。因为抽气过程中剩余气体温度不变，故内能不变，二剩余气体膨胀对外做功，所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热。

解析:（1）设升温后气体的压强为，由查理定律得

                                                  ①

                                                 ②

（2）抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为，由玻意耳定律得

                                               ③

联立②③式得

                                                 ④

设剩余气体的质量与原来总质量的比值为，由题意得

                                                   ⑤

联立④⑤式得

                                                    ⑥

吸热。因为抽气过程中剩余气体温度不变，故内能不变，二剩余气体膨胀对外做功，所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热。