题目内容

4.如图所示,上端开口的光滑圆柱形绝热气缸竖直放置,质量m=4kg、截面积S=40cm2的活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内,在气缸内距缸底某处设有卡环ab,使活塞只能向上滑动,开始时活塞搁在ab上,缸内气体的压强等于大气压强,温度为300K.现通过内部电热丝加热汽缸内气体,直至活塞恰好离开ab,已知大气压强p0=1.0×105Pa,(g取10m/s2
(1)求气缸内气体的温度;
(2)继续加热气缸内的气体,使活塞缓慢上升,则此过程中(活塞未滑出气缸),气体的内能增加(填“增加”或“减少”),气体吸收的热量大于(填“大于”、“小于”或“等于”)气体对外界做的功.

分析 (1)对活塞受力分析,活塞受力平衡,根据理想气体状态列式求解;
(2)由热力学第一定律求解,知道体积增大时,对外做功.

解答 解:(1)初始活塞受力平衡:P2S=mg+P0S,
被封闭气体压强P1=P0=1×105Pa
T1=300K
解得:P1=1.1×105Pa
等压变化,$\frac{{P}_{1}}{{T}_{1}}=\frac{{P}_{2}}{{T}_{2}}$
代入数据,得T2=330K
(2)温度升高,气体的内能增加,体积膨胀,气体对外做功,根据热力学第一定律知吸收的热量大于对外做功.
故答案为:330K,增加,大于

点评 本题关键是得到封闭气体初末状态的各个状态参量,然后根据理想气体状态方程列式求解即可

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