如图所示，绝热汽缸倒扣放置，质量为M的绝热活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸间摩擦可忽略不计，活塞...
来源：语文精选馆 3.18W
问题详情：
如图所示，绝热汽缸倒扣放置，质量为M的绝热活塞在汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸间摩擦可忽略不计，活塞下部空间与外界连通，汽缸底部连接一U形细管(管内气体的体积忽略不计)。初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离汽缸底部为h0，细管内两侧水银柱存在高度差。已知水银密度为ρ，大气压强为p0，汽缸横截面积为S，重力加速度为g。求：
(1)U形细管内两侧水银柱的高度差；
(2)通过加热装置缓慢提升气体温度使活塞下降Δh0，求此时的温度；此加热过程中，若气体吸收的热量为Q，求气体内能的变化。
【回答】
解析 (1)设封闭气体的压强为p，对活塞分析，得
p0S＝pS＋Mg
用水银柱表示气体的压强p＝p0－ρgΔh
解得Δh＝
。
(2)加热过程中气体变化是等压变化
气体对外做功为W＝pSΔh0＝(p0S－Mg)Δh0
根据热力学第一定律：ΔU＝Q＋W
可得ΔU＝Q－(p0S－Mg)Δh0。
知识点：专题九 热学部分
题型：计算题
