Question

10．如图所示，水平放置的气缸活塞左边密闭着一定质量的理想气体，压强与大气压p₀相同，如果把气缸和活塞固定，使气缸内气体升高一定的温度，空气吸收的热量为Q₁，如果让活塞无摩擦滑动，也使气缸内气体缓慢升高相同的温度，气体体积增加△V，此过程中封闭气体对外做的功为${p}_{0}^{\;}△V$，其吸收的热量Q₂为${Q}_{1}^{\;}+{p}_{0}^{\;}△V$．

Answer 1

分析 理想气体内能由气体的温度决定，同一理想气体温度变化量相等，气体内能变化量相等；求出气体对外做的功，应用热力学第一定律即可正确解题．

解答 解：汽缸和活塞固定时，气体不对外界做功${W}_{1}^{\;}=0$
根据热力学第一定律$△{U}_{1}^{\;}={Q}_{1}^{\;}+{W}_{1}^{\;}$，得$△{U}_{1}^{\;}={Q}_{1}^{\;}$
理想气体的内能只与温度有关，升高相同的温度，内能的变化量相同$△{U}_{2}^{\;}=△{U}_{1}^{\;}$
活塞无摩擦滑动，气缸内气体对外界做的功${W}_{2}^{\;}={p}_{0}^{\;}S•△x={p}_{0}^{\;}•△V$
根据热力学第一定律，$△{U}_{2}^{\;}={Q}_{2}^{\;}+{W}_{2}^{\;}$，即${Q}_{1}^{\;}={Q}_{2}^{\;}-{p}_{0}^{\;}•△V$
解得：${Q}_{2}^{\;}={Q}_{1}^{\;}+{p}_{0}^{\;}•△V$
故答案为：${p}_{0}^{\;}△V$，${Q}_{1}^{\;}+{p}_{0}^{\;}△V$

点评 该题考查对热力学第一定律的理解，在应用热力学第一定律的公式要理解各物理量的正负意义，注意理想气体的内能只与温度有关．