题目内容

如图所示,在光滑水平桌面上静止放置一质量为M的气缸,不计摩擦的质量为m的活塞封闭了温度为,体积为的一定质量的理想气体,气体与外界无热交换,大气压为.现在又一个质量为,速度为的子弹水平射入活塞并留在活塞中,活塞向右推进压缩气体,设气体在推进过程中任意时刻,封闭的理想气体均处于相应的平衡状态.当气体压缩到最小体积为时,压强为2.5.求:

  

(1)此时气体的温度;

(2)活塞压缩气体过程中内能的增量.

答案:
解析:

  (1)设气体体积压缩至/2时,其温度为T,由状态方程有

       =2.5(/2)/T.

  (2)子弹击入活塞后的瞬间,设其共同速度为,有

             ①,

  当气体压缩到最小时,活塞与气缸有共用速度,则

           ②,

  气体体积由/2,大气压强对气体做功为,故气体压缩过程中内能的增量为

      ΔE=    ③,

  由①、②、③得

      ΔE=


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