Question

如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的空气柱长度为20 cm，人用竖直向下的力F压活塞，使空气柱长度变为原来的一半，人对活塞做功10 J，大气压强为p₀=1×10⁵ Pa，不计活塞的重力．问：

①若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强多大；

②若以适当的速度压缩气体，此过程气体向外散失的热量为2 J，则气体的内能增加多少．(活塞的横截面积S=1 cm²)

Answer 1

①设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，L₀=20cm，L =10 cm，V₀=L₀S，

V=LS．缓慢压缩，气体温度不变，由玻意耳定律：P₀V₀=PV    (2分)

解出p=2×10⁵ Pa    (2分)

②大气压力对活塞做功W₁=P₀S(L₀-L)=1 J，人做功W₂=l0 J，(2分)，

由热力学第一定律：ΔU=W₁+W₂+Q    (2分)

将Q＝-2 J等代入，解出ΔU=9 J    (2分)