Question

【題目】如圖，這是一種平板型太陽能空氣集熱器，底面及側面為隔熱材料，底部有吸熱板，頂面為透明蓋板，太陽輻射穿過透明蓋板后，投射在吸熱板上轉化成熱能使內部空氣的溫度升高。集熱器容積為V0，開始時內部封閉氣體的壓強為p0。經過太陽曝曬，氣體溫度由t0=27℃升至t1=87℃。

(ⅰ)求此時氣體的壓強。

(ⅱ)保持t1不變，緩慢抽出部分氣體，使氣體壓強再變回到p0。求集熱器內剩余氣體的質量與原來總質量的比值。

(ⅲ)判斷在抽氣過程中剩余氣體是吸熱還是放熱，并簡述原因。

Answer 1

【答案】(ⅰ) p1=1.2p0 (ⅱ) 5/6(ⅲ) 吸熱，見解析

【解析】（1）設升溫后氣體的壓強為，由查理定律得①，解得②；

（2）抽氣過程可等效為等溫膨脹過程，設膨脹后氣體的總體積為V，由玻意耳定律得：③，聯立②③式得④；

設剩余氣體的質量與原來總質量的比值為k，由題意得⑤，

聯立④⑤式得；

也可根據克拉伯龍方程求解剩余氣體的質量與原來總質量的比值．

（3）氣體要吸熱．因為抽氣過程中剩余氣體溫度不變，故內能不變，剩余氣體膨脹對外做功，所以根據熱力學第一定律可知剩余氣體要吸熱．