Question

13．如圖所示，氣缸放置在水平平臺(tái)上，活塞質(zhì)量為10kg，橫截面積50cm²，厚度不計(jì)．當(dāng)溫度為27℃時(shí)，活塞封閉的氣柱長(zhǎng)10cm，若將氣缸倒過(guò)來(lái)放置時(shí)，活塞下方的空氣能通過(guò)平臺(tái)上的缺口與大氣相通．g取10m/s²，不計(jì)活塞與氣缸之間的摩擦，大氣壓強(qiáng)保持不變
①將氣缸倒過(guò)來(lái)放置，若溫度上升到127℃，此時(shí)氣柱的長(zhǎng)度為20cm，求大氣壓強(qiáng)．
②分析說(shuō)明上述過(guò)程氣體是吸熱還是放熱．

Answer 1

分析 ①求出氣體的狀態(tài)參量，然后應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程求出壓強(qiáng)．
②應(yīng)用熱力學(xué)第一定律分析答題．

解答 解：①氣缸正立時(shí)，氣體壓強(qiáng)：p₁=p₀+$\frac{mg}{S}$，
氣缸倒立時(shí)，氣體壓強(qiáng)：p₂=p₀-$\frac{mg}{S}$，
氣體溫度：T₁=273+27=300K，T₂=273+127=400K，
氣體體積：V₁=10×50=500cm³，V₂=20×50=1000cm³，
由理想氣體狀態(tài)方程得：$\frac{{p}_{1}{V}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{p}_{2}{V}_{2}}{{T}_{2}}$，代入數(shù)據(jù)解得：p₀=1×10⁵Pa；
②在整個(gè)過(guò)程中，氣體體積增大，氣體對(duì)外做功，W＜0，
氣體溫度升高，氣體內(nèi)能增加，△U＞0，
由熱力學(xué)第一定律：△U=W+Q可知，Q=△U-W＞0，
則氣體要吸收熱量；
答：①將氣缸倒過(guò)來(lái)放置，若溫度上升到127℃，此時(shí)氣柱的長(zhǎng)度為20cm，大氣壓強(qiáng)為1×10⁵Pa．
②上述過(guò)程氣體是吸熱．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求壓強(qiáng)、判斷吸放熱情況，應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程與熱力學(xué)第一定律即可正確解題．