分析 根據(jù)受力平衡求出最終穩(wěn)定時氣體的壓強,對左側(cè)氣體根據(jù)玻意耳定律求出最終穩(wěn)定時的氣體長度,右側(cè)氣體壓強、溫度、體積均不變,由幾何關系可以求出活塞下降的距離,即可求出活塞到氣缸底部的距離,求出外界對氣體做的功,根據(jù)熱力學第一定律得出氣體向外界放出的熱量.
解答 解:初始時,右側(cè)氣缸中氣體的壓強為${p}_{1}^{\;}={p}_{0}^{\;}+\frac{mg}{S}$=$1.5×1{0}_{\;}^{5}{p}_{a}^{\;}$
打開閥門后,最終穩(wěn)定時,氣體壓強為${p}_{1}^{\;}$
此過程可認為只有左側(cè)氣缸中氣體被等溫壓縮.由玻意耳定律有${p}_{0}^{\;}LS={p}_{1}^{\;}{L}_{1}^{\;}S$
代入數(shù)據(jù):$1×1{0}_{\;}^{5}×30S=1.5×1{0}_{\;}^{5}×{L}_{1}^{\;}S$
解得:L1=20cm
故最終活塞到氣缸底部的距離為${h}_{1}^{\;}=h-(L-{L}_{1}^{\;})=14cm$
此過程中,外界對氣體做的功$W=({p}_{0}^{\;}S+mg)(L-{L}_{1}^{\;})=75J$
理性氣體溫度不變則內(nèi)能不變,由熱力學第一定律△U=Q+W=0,氣體向外界放出的熱量為|Q|=W=75J
答:打開閥門,待活塞重新穩(wěn)定后,活塞到氣缸底部的距離為14cm,氣體向外界放出了75J熱量.
點評 本題考查理想氣體狀態(tài)方程和熱力學第一定律的應用,關鍵是確定氣體的狀體參量,由實驗定律求解,要注意熱力學第一定律的符號法則.
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A. | 歐姆發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應 | |
B. | 安培發(fā)現(xiàn)通電導線在磁場中會受到力的作用 | |
C. | 楞次定律表明,感應電流會與原來的電流方向相反 | |
D. | 奧斯特發(fā)現(xiàn)了“磁生電”,法拉第發(fā)現(xiàn)了“電生磁” |
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A. | $\frac{2{v}_{0}}{gtanθ}$ | B. | $\frac{2{v}_{0}tanθ}{g}$ | C. | $\frac{{v}_{0}tanθ}{g}$ | D. | $\frac{{v}_{0}}{gtanθ}$ |
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A. | 平均速度相同,平均速率$\overline{{v}_{甲}}$>$\overline{{v}_{丙}}$>$\overline{{v}_{乙}}$ | |
B. | 平均速度大小相等,方向不同,平均速率$\overline{{v}_{甲}}$>$\overline{{v}_{丙}}$>$\overline{{v}_{乙}}$ | |
C. | 乙物體做勻加速直線運動,三個物體同時達到50m處 | |
D. | 甲物體先朝正方向運動,再朝負方向運動 |
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