题目内容

20.如图所示,导热良好的汽缸中用不计质量的活塞封闭着一定质量的理想气体,光滑活塞的横截面积S=100cm2,初始时刻气体温度为27℃,活塞到气缸底部的距离为h.现对汽缸缓缓加热使汽缸内的气体温度升高到t,然后保持温度不变,在活塞上轻轻放一质量为m=20kg的重物,使活塞缓慢下降到距离底部1.5h的位置.已知大气压强P0=1.0×105pa,环境温度保持不变,g取10m/s2,
①求t.
②判断活塞下降的过程气体是吸热还是放热,并说明理由.

分析 气体先做等压变化,再做等温变化,列理想气体状态方程联立求解温度,由热力学第一定律知:温度不变,所以内能不变,体积变小对内做功,根据热力学第一定律△U=W+Q可得Q<0,故放热.

解答 解:①缓慢加热,气体做等压变化,故$\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}$…①
使活塞缓慢下降到距离底部1.5h的位置,气体做等温变化:P1Sh=P2Sh2…②
P1=P0
${P_2}={P_0}+\frac{mg}{S}$…③
联立①②③代入数据解之得
t=267℃…④
②温度不变,所以内能不变,体积变小对内做功,根据热力学第一定律△U=W+Q可得Q<0,故放热.      
答:①t的大小为267℃.
②温度不变,所以内能不变,体积变小对内做功,根据热力学第一定律△U=W+Q可得Q<0,故放热.

点评 在运用气体定律解题时要注意研究过程中哪些量不变,哪些量变化.根据气体状态方程进行计算时要注意温度的单位取国际制单位

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