题目内容
【题目】如图所示，一个内壁光滑的圆柱形汽缸，高度为L、底面积为S，缸内有一个质量为m的活塞，封闭了一定质量的理想气体．温度为热力学温标T0时，用绳子系住汽缸底，将汽缸倒过来悬挂起来，汽缸处于竖直状态，缸内气体高为L0．已知重力加速度为g，大气压强为p0，不计活塞厚度及活塞与缸体的摩擦，求：
（ⅰ）采用缓慢升温的方法使活塞与汽缸脱离，缸内气体的温度至少要升高到多少？
（ⅱ）从开始升温到活塞刚要脱离汽缸，缸内气体压力对活塞做功多少？
（ⅲ）当活塞刚要脱离汽缸时，缸内气体的内能增加量为ΔU，则气体在活塞下移的过程中吸收的热量为多少？
【答案】（ⅰ）T＝
T0（ⅱ）W＝（p0S－mg）（L－L0）（ⅲ）Q＝ΔU＋（p0S－mg）（L－L0）
【解析】
试题分析：（ⅰ）缓慢升高气缸内的温度，气体等压膨胀，当气柱长为L时，活塞与汽缸脱离。设缸内气体的温度为T。
，T＝T0
（ⅱ）设缸内气体压力为F，由于气体是等压膨胀，压力不变。
根据活塞受力平衡：
，
缸内气体压力对活塞做功：
（ⅲ）根据热力学第一定律：
，由于缸内气体压力对活塞做功，W为负，
所以Q＝ΔU＋（p0S－mg）（L－L0）
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