Question

【题目】如图所示，一绝热汽缸倒立竖放在两水平台面上，缸内一光滑活塞密封了一定质量的理想气体。在活塞下挂有一物块，活塞与物块的总重力G=30N，活塞的横截面积S=3×10-3m2.活塞静止时，缸内气体温度t1=27℃，体积V1=3×10-3m3.外界的大气压强恒为p0=1×105Pa，缸内有一个电阻丝，电阻丝的电阻值恒为R=5Ω，电源电动势E=18V、内阻r=1Ω。闭合开关20s后，活塞缓慢下降高度h=0.1m，求∶

(1)20s末缸内气体的温度；

(2)20s内气体内能的变化量。

Answer 1

【答案】（1）330K；（2）873J

【解析】

（1）气体做等压膨胀，由盖吕萨克定律有

解得

（2）设缸内气体初态压强为p1，对活塞由受力平衡条件有：

在电热丝对气体加热20s的过程中，气体对外界做功为

由闭合电路欧姆定律得

电阻丝产生的热量为

根据热力学第一定律有

解得：

即气体的内能增加了873J。