如图所示,一个圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置,内有活塞,其横截面积为S=1×10-4m2,质量为m=1kg,活...
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问题详情:
如图所示,一个圆筒形导热汽缸开口向上竖直放置,内有活塞,其横截面积为S=1×10-4 m2,质量为m=1 kg,活塞与汽缸之间无摩擦且不漏气,其内密封有一定质量的理想气体,气柱高度h=0.2 m.已知大气压强p0=1.0×105 Pa,重力加速度g=10 m/s2.
(1)如果在活塞上缓慢堆放一定质量的细砂,气柱高度变为原来的,求砂子的质量m砂;
(2)如果在(1)基础上给汽缸底缓慢加热,使活塞恢复到原高度,此过程中气体吸收热量5 J,求气体内能的增量ΔU.
【回答】
(1)1kg (2)3J
【解析】(1)因为缓慢放置砂子,气体发生等温变化,根据玻意耳定律,有
放置砂子前有:
V1=hS
放置砂子后有:
V2=hS
联立以上各式代入数据解得:m砂=1kg
(2)由(1)可得,使活塞恢复到原高度的过程,气体压强不变,气体对外做功有:
由热力学第一定律:
ΔU=W+Q
所以气体内能的增量为ΔU=3J.
答:(1)砂子的质量m砂=1kg;
(2)气体内能增量ΔU=3J.
知识点:气体的等温变化
题型:计算题