Question

（2013?開(kāi)封模擬）如圖是用導(dǎo)熱性能良好的材料制成的氣體實(shí)驗(yàn)裝置，開(kāi)始時(shí)封閉的空氣柱長(zhǎng)度為20cm，人用豎直向下的力F壓活塞，使空氣柱長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的一半，人對(duì)活塞做功10J，大氣壓強(qiáng)為P₀=1×10⁵Pa，不計(jì)活塞的重力．問(wèn)：
①若用足夠長(zhǎng)的時(shí)間緩慢壓縮，求壓縮后氣體的壓強(qiáng)多大？
②若以適當(dāng)?shù)乃俣葔嚎s氣體，此過(guò)程氣體向外散失的熱量為2J，則氣體的內(nèi)能增加多少？（活塞的橫截面積S=1cm²）

Answer 1

分析：①用足夠長(zhǎng)的時(shí)間緩慢壓縮，發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律求解．
②由熱力學(xué)第一定律求解．

解答：解：①設(shè)壓縮后氣體的壓強(qiáng)為P，活塞的橫截面積為S，10=20cm，1=10cm，V₀=10S，V=lS，緩慢壓縮，氣體溫度不變，
由玻意耳定律：P₀V₀=PV
解出：p=2×10⁵Pa  
②大氣壓力對(duì)活塞做功W₁=P₀S（l₀-l）=1J，人做功W₂=10J，
由熱力學(xué)第一定律：△U=W₁+W₂+Q  
將Q=-2J等代入，
解出△U=9J
答：①若用足夠長(zhǎng)的時(shí)間緩慢壓縮，壓縮后氣體的壓強(qiáng)是2×10⁵Pa  
②若以適當(dāng)?shù)乃俣葔嚎s氣體，此過(guò)程氣體向外散失的熱量為2J，則氣體的內(nèi)能增加9J．

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于氣體狀態(tài)變化問(wèn)題，關(guān)鍵分析氣體的狀態(tài)參量，確定是何種變化過(guò)程，再列方程求解．