Question

【题目】如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的气组开口向上竖直放置。横截面积s=0.02m、质量与厚度均不计的活塞，可以在气缸内自由滑动，括塞与气缸底部之间封闭了一定质量的理想气体，开始时话塞与气缸底部之间的距离为L=40cm。气体的初始温度为T=600K，压强为p=1.5×105Pa，已知环境温度T0=300K，大气压强p0= 1.0×105Pa.由于缸内气体缓慢散热，最终气体的温度达到与环境温度相同。(不计活塞与缸壁之间的摩擦) 求：

①活塞与气缸底部之间的最短距离；

②请写出气体状态变化的过程，并在p-V坐标系中画出气体状态变化过程的图线；

③在②间的过程中，外界对气体所做的功。

Answer 1

【答案】①L1=30cm ②先等容变化，再做等压变化；如图③W=200J

【解析】①当气体的温度最低时，活塞与气缸底部之间的距离最短为L，

根据理想气体的状态方程： 求得：L1=30cm

②气体首先经历等容变化，当压强变为P0后，气体开始做等压变化，P-V图像如下图所示：

③在②问过程中外界对气体对所做的功为：

W=P0S(L0-L1)=200J