Question

【题目】如图所示，绝热气缸开口向下放置，质量为M的绝热活塞在气缸内封闭一定质量的理想气体，活塞下部空间与外界连通，气缸底部连接一U形细管（管内气体的体积忽略不计），初始时，封闭气体的温度为，活塞距离气缸底部，细管内两侧水银面存在高度差，已知水银面积为ρ，大气压强为，气缸横截面积为S，重力加速度为g，忽略活塞与气缸之间的摩擦，求：

(1)U形细管内两侧水银柱的高度差

(2)加热气体，使活塞缓慢下降，求此时的温度；

(3)在(2)所述的加热过程中，若气体吸收的热量为Q，求气体内能的变化；

Answer 1

【答案】(1) (2) (3)

【解析】（i）设封闭气体的压强为p，分析活塞受力，

气体的压强，解得

（ii）加热过程中，气体发生等压变化，解得

（iii）气体对外做功；

根据热力学第一定律可得