Question

4．如圖所示，上端開口的光滑圓柱形絕熱氣缸豎直放置，質量m=4kg、截面積S=40cm²的活塞將一定質量的理想氣體封閉在氣缸內，在氣缸內距缸底某處設有卡環(huán)ab，使活塞只能向上滑動，開始時活塞擱在ab上，缸內氣體的壓強等于大氣壓強，溫度為300K．現(xiàn)通過內部電熱絲加熱汽缸內氣體，直至活塞恰好離開ab，已知大氣壓強p₀=1.0×10⁵Pa，（g取10m/s²）
（1）求氣缸內氣體的溫度；
（2）繼續(xù)加熱氣缸內的氣體，使活塞緩慢上升，則此過程中（活塞未滑出氣缸），氣體的內能增加（填“增加”或“減少”），氣體吸收的熱量大于（填“大于”、“小于”或“等于”）氣體對外界做的功．

Answer 1

分析 （1）對活塞受力分析，活塞受力平衡，根據(jù)理想氣體狀態(tài)列式求解；
（2）由熱力學第一定律求解，知道體積增大時，對外做功．

解答 解：（1）初始活塞受力平衡：P₂S=mg+P₀S，
被封閉氣體壓強P₁=P₀=1×10⁵Pa
T₁=300K
解得：P₁=1.1×10⁵Pa
等壓變化，$\frac{{P}_{1}}{{T}_{1}}=\frac{{P}_{2}}{{T}_{2}}$
代入數(shù)據(jù)，得T₂=330K
（2）溫度升高，氣體的內能增加，體積膨脹，氣體對外做功，根據(jù)熱力學第一定律知吸收的熱量大于對外做功．
故答案為：330K，增加，大于

點評 本題關鍵是得到封閉氣體初末狀態(tài)的各個狀態(tài)參量，然后根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程列式求解即可