Question

如圖甲所示，用面積為S的活塞在汽缸內封閉著一定質量的空氣，活塞上放一砝碼，活塞和砝碼的總質量為m，現對汽缸緩緩加熱使汽缸內的空氣溫度從T_I升高到T₂，且空氣柱的高度增加了△l，已知加熱時氣體吸收的熱量為Q，外界大氣壓強為p₀，問此過程中被封閉氣體的內能變化了多少？請在下面的圖乙的V-T圖上大致作出該過程的圖象（包括在圖象上標出過程的方向）．

Answer 1

由受力分析和做功分析知，在氣體緩緩膨脹過程中，活塞與砝碼的壓力對氣體做負功，大氣壓力也對氣體做負功；
外界對氣體所做的功W=-mg△l-p₀S△l；
根據熱力學第一定律得：△U=W+Q=-mg△l-p₀S△l+Q；
氣體做等壓變化，則體積隨熱力學溫度成正比變化，V-T圖所圖所示：