题目内容
【题目】如图所示,在竖直放置圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体,活塞与容器壁间能无摩擦滑动，容器的横截面积为S，开始时气体的温度为T0，活塞与容器底的距离为h0.现将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后再次平衡，问:
（i）外界空气的温度是多少?
（ii）在此过程中密闭气体的内能增加了多少?
【答案】（i）
（ii）ΔU=Q-mgd-p0Sd
【解析】
（i）取密闭气体为研究对象,活塞上升过程中等压变化,由盖·吕萨克定律
得外界温度
（ii）取活塞为研究对象,设活塞对密闭气体做功为W，由动能定理得
-W-mgd-p0Sd=0
根据热力学第一定律：W+Q=ΔU
联立上面两式得密闭气体增加的内能：ΔU=Q-mgd-p0Sd
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