Question

15．如圖所示，導(dǎo)熱性能良好的氣缸豎直放置，其橫截面積S=1.0×10^-3m²，活塞質(zhì)量m=10kg，活塞與氣缸壁之間密封良好，不計摩擦；開始時活塞被銷釘K固定在A位置，A離缸底L₁=20cm，氣缸內(nèi)氣體的壓強P₁=2.0×10⁵Pa，溫度T₁=600K．現(xiàn)拔去銷釘K，活塞開始緩慢移動，最后靜止在B位置，這一過程氣體內(nèi)能減少了30J．外界環(huán)境溫度T₀=300K，大氣壓P₀=1.0×10⁵Pa，g=10m/s²．求：
（1）B離缸底L₂；
（2）在此過程氣體是吸熱還是放熱？傳送的熱量為多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)活塞受力平衡求出汽缸內(nèi)氣體的壓強，氣缸中氣體發(fā)生等壓變化，B離缸底距離${L}_{2}^{\;}$
（2）先求外界對氣體所做的功，再根據(jù)熱力學(xué)第一定律求傳遞的熱量

解答 解：（1）根據(jù)活塞受力平衡得：P₂=$\frac{mg}{S}+{P_0}$=2.0×10⁵Pa                           
氣體發(fā)生的等壓變化，$\frac{{{L_1}S}}{T_1}=\frac{{{L_2}S}}{T_0}$
代入數(shù)據(jù)得：L₂=10cm                                
（2）在此過程中外界對氣體做的功為：W=P₁S（L₁-L₂）=20J      
由熱力學(xué)第一定律得：△U=W+Q     
代入數(shù)據(jù)：-30=20+Q               
代入數(shù)據(jù)得：Q=-50J，所以該過程放熱                  
放出的熱量為50J    
答：（1）B離缸底${L}_{2}^{\;}$為10cm；
（2）在此過程氣體是放熱，傳送的熱量為50J．

點評 本題考查了求氣體壓強、判斷氣體內(nèi)能變化情況與吸放熱情況，分析清楚氣體狀態(tài)變化過程，應(yīng)用蓋-呂薩克定律與熱力學(xué)第一定律即可正確解題