Question

【题目】某次科学实验中，从高温环境中取出一个如图所示的圆柱形导热汽缸，把它放在大气压强为P0＝1atm、温度为t0＝27 ℃的环境中自然冷却。该汽缸内壁光滑，容积为V＝1 m3，开口端有一厚度可忽略的活塞。开始时，汽缸内密封有温度为t＝447 ℃、压强为p＝1.2 atm的理想气体，将汽缸开口向右固定在水平面上，假设汽缸内气体的所有变化过程都是缓慢的。

(ⅰ)求活塞刚要向左移动时，汽缸内气体的温度t1；

(ⅱ)求最终汽缸内气体的体积V1；

(ⅲ)在整个过程中，汽缸内气体对外界做功还是外界对气体做功？汽缸内气体与外界传递的热量和气体内能的减少量的大小关系是怎样的？

Answer 1

【答案】(1) 3270C (2) 0.5 m3 (3) 汽缸内气体放出的热量大于气体内能的减少量

【解析】(ⅰ)气体做等容变化，由查理定律求温度；(ⅱ) 由理想气态方程求最终汽缸内气体的体积V1；(ⅲ) 体积变小，气体对外界做负功，根据判定Q与的关系．

(ⅰ)气体做等容变化，初状态：压强为P=1.2atm，T=（447+273）K，末状态：

由查理定律得：

解得：

故

(ⅱ) 初状态：压强为P=1.2atm，T=（447+273）K=720K，

设末状态体积为， ，

由理想气体状态方程得：

解得：

(ⅲ)因为体积变小，外界对气体做功

根据，可知温度降低，内能减小，即

故气缸内气体放出的热量大于气体内能的减少量．