Question

2．如圖所示，質(zhì)量為1kg的導熱氣缸倒扣在水平地面上，A為一T型活塞，氣缸內(nèi)充有理想氣體，氣缸的橫截面積為2×10^-4m²，當外界溫度為27℃時，氣缸對地面恰好沒有壓力，不計氣缸壁厚度，內(nèi)壁光滑，活塞位于汽缸中央，整個過程活塞不動，大氣壓強為1×10⁵Pa，g=10m/s²．
求：①氣缸內(nèi)氣體的壓強
②溫度升高時，汽缸緩慢升高，缸內(nèi)溫度至少升高到多少時，汽缸不再上升
③在整個過程中，氣缸內(nèi)氣體對外界做正功（填“做正功”、“做負功”或“不做功”），氣缸內(nèi)氣體吸收熱量（填“吸收”或“放出”）

Answer 1

分析 ①氣缸恰好對地面沒有壓力，對氣缸列平衡方程求壓強
②氣缸緩慢上升，氣體壓強不變，根據(jù)蓋呂薩克定律列式求解
③溫度升高，體積增大，氣體對外界做正功，內(nèi)能增加，根據(jù)熱力學第一定律可得氣體吸熱．

解答 解：①氣缸恰好對地面沒有壓力，對氣缸：
mg+P₀S=PS
解得：P=1.5×10⁵Pa
②氣缸緩慢上升，氣體壓強不變
由概率薩克定律得：$\frac{0.5V}{273+27}=\frac{V}{273+t}$
解得：t=327℃
③理想氣體的內(nèi)能由溫度決定
溫度升高，氣體內(nèi)能增加，即△U＞0
溫度升高，氣缸緩慢上升，氣體壓強不變，則即增大，氣體對外界做正功，
又氣體內(nèi)能增加，由熱力學第一定律可知氣體吸收熱量．
答：①氣缸內(nèi)氣體的壓強1.5×10⁵Pa；
②環(huán)境溫度升高時，氣缸緩慢上升，溫度至少升高到327℃時，氣缸不再上升
③做正功；吸收．

點評 本題是力學、氣體實驗定律以及熱力學第一定律的綜合題目，關鍵是根據(jù)“當外界溫度為27℃時，氣缸對地面恰好沒有壓力，”以氣缸為研究對象根據(jù)平衡求解封閉氣體的壓強，且可分析加熱過程氣體等壓變化根據(jù)蓋呂薩克定律列式求解即可．