Question

如圖所示，將一個絕熱的汽缸豎直放置在水平桌面上，在汽缸內用一個活塞封閉了一定質量的氣體。在活塞上面放置一個物體，活塞和物體的總質量為10kg，活塞的橫截面積為：cm²。已知外界的大氣壓強為Pa，不計活塞和汽缸之間的摩擦力。在汽缸內部有一個電阻絲，電阻絲的電阻值，電源的電壓為12V。接通電源10s后活塞緩慢升高cm，求這一過程中氣體的內能變化量。若缸內氣體的初始溫度為27℃，體積為m³，試求接通電源10s后缸內氣體的溫度是多少？

Answer 1

內能增加250J（5分）；127℃（5分）

設汽缸內氣體的壓強為p，選活塞為研究對象，活塞緩慢移動受力平衡，根據力的平衡知識得：，Pa。（1分）
活塞在上升h=10cm的過程中氣體對外界做功，J。（1分）
電阻絲在通電10s內產生的熱量為J，（1分）
因為汽缸是絕熱的，所以電阻絲產生的熱量全部被氣體吸收。根據熱力學第一定律得：J，即氣體的內能增加了250J。（2分）
內氣體的壓強保持不變，由，（3分）
得K，即缸內氣體的溫度是127℃。（2分）