Question

17．如圖所示，一導熱性能良好、內壁光滑的氣缸開口向上豎直放置，橫截面積為S=2×l0^-3m²、質量與厚度均不計的活塞，與氣缸底部之間封閉了一部分氣體，此時活塞與氣缸底部之間的距離為24cm．大氣壓強P₀=l.0×10⁵Pa．現(xiàn)將質量為4kg的物塊放在活塞上，取g=10m/s²．求：
①穩(wěn)定后活塞與氣缸底部之間的距離；
②分析說明上述過程氣體是吸熱還是放熱．

Answer 1

分析 由氣體壓強的計算方法可求得氣體的壓強，則由理想氣體的狀態(tài)方程可求得氣體的體積變化，即可求得活塞與氣缸底部之間的距離；由熱力學第一定律可求得氣體是吸熱還是放熱．

解答 解：①氣體溫度不變，初狀態(tài)：${P}_{1}={P}_{0}=1.0×1{0}^{5}$Pa，體積為：V₁=L₁•S
末狀態(tài)：${P}_{2}={P}_{0}+\frac{mg}{S}=1.0×1{0}^{5}+\frac{4×10}{2×1{0}^{-3}}=1.2×1{0}^{5}$Pa，體積：V₂=L₂S
根據玻意耳定律：P₁V₁=P₂V₂，
代入數據，解得：L₂=20cm
②氣體體積變小，外界對氣體做功．等溫變化，內能不變．由熱力學第一定律可知氣體放熱．
答：①穩(wěn)定后活塞與氣缸底部之間的距離是20cm；
②上述過程氣體放熱．

點評 本題考查了求氣體壓強、判斷氣體內能變化情況與吸放熱情況，分析清楚氣體狀態(tài)變化過程，應用玻意耳定律與熱力學第一定律即可正確解題．