Question

2．如图所示，质量为1kg的导热气缸倒扣在水平地面上，A为一T型活塞，气缸内充有理想气体，气缸的横截面积为2×10^-4m²，当外界温度为27℃时，气缸对地面恰好没有压力，不计气缸壁厚度，内壁光滑，活塞位于汽缸中央，整个过程活塞不动，大气压强为1×10⁵Pa，g=10m/s²．
求：①气缸内气体的压强
②温度升高时，汽缸缓慢升高，缸内温度至少升高到多少时，汽缸不再上升
③在整个过程中，气缸内气体对外界做正功（填“做正功”、“做负功”或“不做功”），气缸内气体吸收热量（填“吸收”或“放出”）

Answer 1

分析 ①气缸恰好对地面没有压力，对气缸列平衡方程求压强
②气缸缓慢上升，气体压强不变，根据盖吕萨克定律列式求解
③温度升高，体积增大，气体对外界做正功，内能增加，根据热力学第一定律可得气体吸热．

解答 解：①气缸恰好对地面没有压力，对气缸：
mg+P₀S=PS
解得：P=1.5×10⁵Pa
②气缸缓慢上升，气体压强不变
由概率萨克定律得：$\frac{0.5V}{273+27}=\frac{V}{273+t}$
解得：t=327℃
③理想气体的内能由温度决定
温度升高，气体内能增加，即△U＞0
温度升高，气缸缓慢上升，气体压强不变，则即增大，气体对外界做正功，
又气体内能增加，由热力学第一定律可知气体吸收热量．
答：①气缸内气体的压强1.5×10⁵Pa；
②环境温度升高时，气缸缓慢上升，温度至少升高到327℃时，气缸不再上升
③做正功；吸收．

点评 本题是力学、气体实验定律以及热力学第一定律的综合题目，关键是根据“当外界温度为27℃时，气缸对地面恰好没有压力，”以气缸为研究对象根据平衡求解封闭气体的压强，且可分析加热过程气体等压变化根据盖吕萨克定律列式求解即可．