题目内容
如图所示，在竖直放置的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，将整个装置放在大气压恒为p的空气中，开始时气体的温度为T，活塞与容器底的距离为h，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：①外界空气的温度是多少？
②在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？
【答案】分析：由盖-吕萨克定律求温度，由热力学第一定律得△U=W+Q=Q-pSh-mgh，其中pSh为克服大气压力做的功．
解答：解：（1）取密闭气体为研究对象，活塞上升过程为等压变化，由盖-吕萨克定律有
得外界温度T=
=
=
（2）活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做的功W=-（mg+PS）d
根据热力学第一定律得密闭气体增加的内能△U=Q+W=Q-（mg+PS）d
答：①外界空气的温度是
②在此过程中的密闭气体的内能增加了Q-（mg+PS）d
点评：本题考查了理想气体状态方程和热力学第一定律的应用，难度中等．
解答：解：（1）取密闭气体为研究对象，活塞上升过程为等压变化，由盖-吕萨克定律有
得外界温度T=
==（2）活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做的功W=-（mg+PS）d
根据热力学第一定律得密闭气体增加的内能△U=Q+W=Q-（mg+PS）d
答：①外界空气的温度是
②在此过程中的密闭气体的内能增加了Q-（mg+PS）d
点评：本题考查了理想气体状态方程和热力学第一定律的应用，难度中等．
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