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如图所示,一个内壁光滑的圆柱形气缸,高度为L、底面积为S,缸内有一个质量为m的活塞,封闭了一定质量的理想气体.温度为T0时,用绳子系住气缸底,将气缸倒立并悬挂起来,此时缸内
题目详情
如图所示,一个内壁光滑的圆柱形气缸,高度为L、底面积为S,缸内有一个质量为m的活塞,封闭了一定质量的理想气体.温度为T0时,用绳子系住气缸底,将气缸倒立并悬挂起来,此时缸内气体柱高为L0,已知重力加速度为g,大气压强为p0,不计气缸壁与活塞厚度及活塞与缸体的摩擦.
①采用缓慢升温的方法使活塞与气缸脱离,缸内气体的温度至少要升高到多少?
②在①条件下,当活塞刚要脱离气缸时,缸内气体的内能增加量为△E,则气体在活塞缓慢下移直到脱离气缸的过程中吸收的热量为多少?
①采用缓慢升温的方法使活塞与气缸脱离,缸内气体的温度至少要升高到多少?
②在①条件下,当活塞刚要脱离气缸时,缸内气体的内能增加量为△E,则气体在活塞缓慢下移直到脱离气缸的过程中吸收的热量为多少?
▼优质解答
答案和解析
①采用缓慢升温的方法使活塞与气缸脱离前,对缸内气体受力分析得:
pS+mg=p0S,
气体等压变化,由盖-吕萨克定律得:
=
解得:T=
②根据热力学第一定律有△E=W+Q
因为气体发生的是等压变化,故气体膨胀对外做的功为:
-W=pS(L-L0)=(p0S-mg)(L-L0)
联立解得:Q=△E+(p0S-mg)(L-L0)
答:①采用缓慢升温的方法使活塞与气缸脱离,缸内气体的温度至少要升高到
;
②当活塞刚要脱离气缸时,缸内气体的内能增加量为△E,则气体在活塞缓慢下移直到脱离气缸的过程中吸收的热量为△E+(p0S-mg)(L-L0)
pS+mg=p0S,
气体等压变化,由盖-吕萨克定律得:
L0S |
T0 |
LS |
T |
解得:T=
LT0 |
L0 |
②根据热力学第一定律有△E=W+Q
因为气体发生的是等压变化,故气体膨胀对外做的功为:
-W=pS(L-L0)=(p0S-mg)(L-L0)
联立解得:Q=△E+(p0S-mg)(L-L0)
答:①采用缓慢升温的方法使活塞与气缸脱离,缸内气体的温度至少要升高到
LT0 |
L0 |
②当活塞刚要脱离气缸时,缸内气体的内能增加量为△E,则气体在活塞缓慢下移直到脱离气缸的过程中吸收的热量为△E+(p0S-mg)(L-L0)
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