Question

【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?

Answer 1

【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