题目内容
【题目】如图所示，两个截面积都为S的圆柱形容器，右边容器高为H，上端封闭，左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的质量为M的活塞．两容器由装有阀门的极细管道相连，容器、活塞和细管都是绝热的．开始时阀门关闭，左边容器中装有理想气体，平衡时活塞到容器底的距离为H，右边容器内为真空．现将阀门缓慢打开，活塞便缓慢下降，直至系统达到新的平衡，此时理想气体的温度增加为原来的1.2倍，已知外界大气压强为P0 ， 求此过程中气体内能的增加量．
【答案】
【解析】
理想气体发生等压变化．设气体压强为p，活塞受力平衡：pS=Mg+p0S，
设气体初态的温度为T，系统达到新平衡时活塞下降的高度为x，由盖--吕萨克定律得：
；
解得：
；
又系统绝热，即Q=0；
外界对气体做功为：W=pSx；
根据热力学第一定律有：△U=W+Q；
所以：△U=
(Mg+p0S)H；
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