Question

在氣球內部充有壓強為1.0atm(即76cmH_g)、溫度為27⁰C的氦氣時，其體積為3.5m³。在氣球上升至海拔6.5km高空的過程中，氣球內氦氣的壓強逐漸減小到此高度上的大氣壓38cmH_g，此過程中氣球內部因為啟動一個可持續加熱裝置，而保持球內溫度不變，此后停止加熱，保持氣球高度不變，已知在這一海拔高度氣溫為零下33⁰C，設氣球內外壓強相等，不計氣球的厚度。求：
（1）氣球在停止加熱前的體積
（2）在加熱過程中，球內加熱裝置放熱500J，氣球放熱20J，求氣體對外界做的功
（3）氦氣在停止加熱較長一段時間后的氣球體積

Answer 1

解：（1）上升過程氦氣是等溫變化
P₁V₁= P₂V₂                       (1分)
停止加熱前氣球的體積
V₂="7.0L                       " （2分）
（2）溫度不變氦氣的內能不變，
由熱力學第一定律W+Q=DU可知
氣體對外做功
W="480J                       " （2分）
（3）停止加熱，溫度下降，氦氣為等壓變化
                       （1分）
氣球體積：V₃=5.6m³

略