题目内容
【题目】如图所示，一个圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置，内有活塞，其横截面积为S=1×10－4m2，质量为m=1kg，活塞上放有一个质量M=2kg的物块，活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气，其内密封有一定质量的理想气体，气柱高度h=0.2m。已知大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g=10m/s2。
(1)如果拿掉活塞上的物块，气柱高度将变为原来的多少倍；
(2)如果缓慢降低环境温度，使活塞恢复到原高度，此过程中气体放出热量5J，求气体内能的增量ΔU。
【答案】(1)2倍；(2)-1J
【解析】
(1)拿掉活塞上的物块，气体做等温变化
初态：
，
末态：
，
由气体状态方程得
整理得
故
(2)在降温过程中，气体做等压变化，外界对气体作功为
由热力学第一定律
可得
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