题目内容
【题目】如图所示，导热良好的气缸直立在水平地面上，气缸的质量为m，高度为L，底面面积为S，用活塞把一定量的气体封闭在气缸内，活塞可沿气缸壁无摩擦移动，活塞及气体的质量可忽略不计，气体可看作理想气体。平衡时，活塞处于距气缸底
L处。现用力F缓慢向上拉动活塞，直至气缸刚要离开地面，此过程中活塞未移动到气缸口处。（环境温度保持不变，环境气体压强为p0）求：
(1)气缸刚要离开地面时，活塞距气缸底的距离；
(2)若此过程中力F做功为W，则封闭气体需从外界吸收多少热量？
【答案】(1)
；(2)
【解析】
(1)气缸刚要离开地面时，对整体由平衡条件可知
活塞处于平衡状态，设此时封闭气体压强为
，有
此过程气体做等温变化，设此时活塞距气缸底的距离为
，由玻意尔定律则有
联立各式，解得
(2)此过程中力F对活塞做正功，封闭气体对活塞做功为
，有
由于封闭气体温度不变，所以其内能保持不变，即
由热力学第一定律知，封闭气体对活塞所做的功等于其吸收的热量，有
解得
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