Question

【題目】如圖所示，水平放置的導熱汽缸用活塞封閉一定質量的理想氣體，活塞的厚度不 計，質量m =10 kg，橫截面積S= 100 cm2，可沿汽缸壁無摩擦滑動但不漏氣。開始時活 塞與汽缸底的距離L1=11 cm，外界氣溫為27℃，大氣壓強為P0=1.0×105 Pa，現將汽缸緩慢轉動至開口向上的豎直位置，然后對缸內的氣體緩慢加熱一段時間，剛停止加熱時，活塞相對氣缸恰好再回到原來的位置，已知重力加速度g=m/s2，求：

（1）汽缸剛轉動至開口豎直向上時活塞與汽缸底的距離L2；

（2）剛停止加熱時缸內氣體的溫度；

（3）在加熱過程中，缸內氣體吸收的熱量Q= 240 J，該過程中氣體增加的內能為多大。

Answer 1

【答案】（1）10cm（2）330 K（3）229 J

【解析】

（1）汽缸轉動至口朝上時，活塞的受力分析如圖所示，由p1S=p0S+mg

得 p1=1.1×105Pa

對汽缸轉動過程，根據玻意耳定律：p0L1S=p1L2S..

得 L2= 10cm

（2）加熱前 T1=27+273 K=300K

對加熱過程：

得T2=330 K

（3）加熱過程

W=-p1S（L1-L2）= -11J

根據熱力學第一定律△U=W+Q .

得△U=229 J.