一个内壁光滑，质量为M的圆柱形气缸，缸内有一个质量为m、面积为S的活塞，封闭了一定质量的理想气体，不计活塞厚度．用绳子系住活塞将气缸悬挂起来，气缸内气体高为l1，如图甲所示

Question

一个内壁光滑，质量为M的圆柱形气缸，缸内有一个质量为m、面积为S的活塞，封闭了一定质量的理想气体，不计活塞厚度．用绳子系住活塞将气缸悬挂起来，气缸内气体高为l₁，如图甲所示．如图用绳子系住气缸底，将气缸倒置悬挂，气缸内气体高为L₂，如图乙所示．设两种情况下气缸都处于竖直状态，且缸内气体温度保持不变．已知l₁＞l₂，求：
①大气压强P₀；
②被封闭气体在此过程中是放热是吸热？请简单说明理由．

Answer 1

①气体的状态参量，初状态：p₁=p₀-(Mg)/(S)，末状态：p₂=p₀-(mg)/(S)，
由玻意耳定律得：p₁L₁S=p₂L₂S，即：（p₀-(Mg)/(S)）L₁S=（p₀-(mg)/(S)）L₂S，
解得：p₀=((Ml1−ml2)g)/((l1−l2)S)；         
②由于气体温度不变，气体内能不变，气体体积减小，外界对气体做功，
由热力学第一定律：△U=W+Q可知，Q=△U-W＜0，气体对外放出热量；
答：①大气压强P₀为((Ml1−ml2)g)/((l1−l2)S)；     
②气体温度不变，内能不变，气体体积减小外界对气体做功，气体要放出热量．