Question

【題目】如圖所示，開口向上的導熱氣缸C 靜置于水平桌面上，用一橫截面積為s＝10cm2、質量為m＝2kg 的活塞封閉了一定質量的理想氣體．一不可伸長的輕繩一端系在活塞上，另一端跨過兩個定滑輪連著一勁度系數k＝400N/m 的豎直輕彈簧A，A下端系有一質量M＝4kg 的物塊 B．開始時，活塞到缸底的距離L1＝100cm，輕繩恰好拉直，彈簧恰好處于原長狀態，缸內氣體的溫度t1＝27℃．已知外界大氣壓強恒為p0＝1.0×105Pa，取重力加速度g＝10m/s2，不計一切摩擦．現

使缸內氣體緩慢冷卻，求：

①當B 剛要離開桌面時氣缸內封閉氣體的溫度；

②此過程中氣體吸熱還是放熱，為什么？

Answer 1

【答案】① ②放熱

【解析】①設初狀態時氣缸內氣柱壓強為

對活塞受力分析得

物塊剛要離開桌面時活塞下移了，此時氣缸內氣柱壓強為，此時彈簧彈力對活塞受力分析得

氣缸內氣柱的長度為

根據理想氣體狀態方程有

代入數據解得K或℃

②由熱力學第一定律得,由于氣體體積變小，外界對氣體做功， 為正值：氣體溫度降低， 為負值，故為負值，即氣體一定放熱。