Question

如图，一绝热汽缸竖直放置，汽缸内横截面积的光滑绝热活塞封闭着一定质量的理想气体．在活塞上面放置一个物体，活塞和物体质量均为5kg，在汽缸内部有一个阻值的电阻丝．电阻丝两端的电压，接通电源10s后断开，活塞缓慢升高h=10cm后稳定。已知理想气体的初始温度、体积，大气压，重力加速度．若电阻丝产生的热量全部被气体吸收，求：

①活塞上升10cm后理想气体的温度；

②从接通电源到活塞上升10cm的过程中理想气体的内能变化量．

Answer

①400K②250J

【解析】

①设未放物块前汽缸内气体的压强为p，选活塞为研究对象，活塞缓慢移动受力平衡，根据力的平衡知识得：

P0S+2mg＝PS

此时缸内体积为：

温度为：

活塞在上升h＝10cm后气体体积为：

气体做等圧変化，根据盖吕萨克定律得：

得；

②设汽缸内气体的压强为p，选活塞和重物（总质量m）整体为研究对象，活塞和重物缓慢移动受力平衡，根据力的平衡知识得：

活塞在上升的过程中外界对气体做功

电阻丝在通电内产生的热量为

根据热力学第一定律得：

气体增加的内能。