题目内容
如图所示，圆柱形绝热气缸（设其足够长）固定于水平面上，缸内用绝热活塞密封一定质量的理想气体，已知活塞与气缸壁的接触是光滑的，活塞的横截面积为S，大气压强为P0，电源和电热丝构成回路．可以对气体缓慢加热．开始时，电路未接通，系统处于平衡状态，封闭气体的温度为T1．现用两种方法使气缸内气体温度，均由T1缓慢升高到T2．第一次先将活塞固定，接通电路后电热丝产生的热量为Q1；第二次活塞不固定．可以缓慢自由移动，接通电路后电热丝产生的热量为Q2．①通过计算说明Q1和Q2哪个大些？
②求第二种情况下气缸内气体温度由T1升高到T2的过程中，活塞移动的距离L．
分析：（1）由热力学第一定律判断吸收热量的多少．
（2）由热力学第一定律求出气体对活塞做功，再根据功的公式求活塞移动的距离L．
（2）由热力学第一定律求出气体对活塞做功，再根据功的公式求活塞移动的距离L．
解答：解：（1）第一次将活塞固定，气体发生等容变化，吸收的热量，用于增加气体的内能，△U1=Q1
第二次活塞不固定，气体发生等压变化，吸收的热量，用于增加气体的内能和对外做功，△U2+|W2|=Q2
又△U2=△U1，则Q1＜Q2．
（2）由上题结果知：|W2|=Q2-Q1
气体对外做功|W2|=P0SL
联立解得，L=
答：
（1）通过计算得知Q2大．
（2）活塞移动的距离L为
．
第二次活塞不固定，气体发生等压变化，吸收的热量，用于增加气体的内能和对外做功，△U2+|W2|=Q2
又△U2=△U1，则Q1＜Q2．
（2）由上题结果知：|W2|=Q2-Q1
气体对外做功|W2|=P0SL
联立解得，L=
| Q2-Q1 |
| P0S |
答：
（1）通过计算得知Q2大．
（2）活塞移动的距离L为
| Q2-Q1 |
| P0S |
点评：本题考查了热力学第一定律的应用，知道公式中各量的正负及其物理意义．
练习册系列答案
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如图所示，圆柱形绝热汽缸放置于水平桌面上，质量为m的活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸中，开始时活塞距汽缸底部高度为h1=0.40m，现缓慢将气缸倒置，稳定后活塞到汽缸底部的距离为h2=0.60m，已知活塞面积S=50.0cm2，取大气压强Po=l．0×l05Pa，g=l0N/kg，不计活塞与汽缸之间的摩擦．求：
