問題詳情:
如圖所示,一個圓筒形導熱汽缸開口向上豎直放置,內有活塞,其橫截面積為S=1×10-4 m2,質量為m=1 kg,活塞與汽缸之間無摩擦且不漏氣,其內密封有一定質量的理想氣體,氣柱高度h=0.2 m.已知大氣壓強p0=1.0×105 Pa,重力加速度g=10 m/s2.
(1)如果在活塞上緩慢堆放一定質量的細砂,氣柱高度變為原來的,求砂子的質量m砂;
(2)如果在(1)基礎上給汽缸底緩慢加熱,使活塞恢復到原高度,此過程中氣體吸收熱量5 J,求氣體內能的增量ΔU.
【回答】
(1)1kg (2)3J
【解析】(1)因為緩慢放置砂子,氣體發生等溫變化,根據玻意耳定律,有
放置砂子前有:
V1=hS
放置砂子後有:
V2=hS
聯立以上各式代入資料解得:m砂=1kg
(2)由(1)可得,使活塞恢復到原高度的過程,氣體壓強不變,氣體對外做功有:
由熱力學第一定律:
ΔU=W+Q
所以氣體內能的增量為ΔU=3J.
答:(1)砂子的質量m砂=1kg;
(2)氣體內能增量ΔU=3J.
知識點:氣體的等溫變化
題型:計算題