Question

【題目】（1）某同學設計的氣壓升降機如圖所示，豎直圓柱形汽缸用活塞封閉了一定質量的氣體，汽缸內壁光滑，活塞與內壁接觸緊密無氣體泄漏，活塞橫截面積為S，活塞及其上方裝置總重力G＝，活塞停在內壁的小支架上，與缸底的距離為H，氣體溫度為T0，壓強為大氣壓強p0．現給電熱絲通電，經過一段時間，活塞緩慢上升．上述過程中，氣體可視為理想氣體，則氣體分子的平均速率_____（選填“不斷增大”“先增大后減小”或“先減小后增大”）；除分子碰撞外，氣體分子間作用力為_____（選填“引力”“斥力”或“零”）。

（2）在（1）的情況下，若整個過程中封閉氣體內能的變化為△U，求：

①氣體的最高溫度T______；

②整個過程中氣體吸收的熱量Q _________ 。

Answer 1

【答案】不斷增大 零 T=2T0

【解析】

（1）給電熱絲通電，過一段時間，活塞緩慢上升，氣體先做等容變化，隨著溫度升高，壓強變大，在活塞緩慢上升時，是等壓變化，隨著體積增加，溫度繼續升高，溫度是分子平均動能的標志，隨著溫度上升，氣體分子的平均速率不斷增大；氣體分子間距較大，大于10r0以上，一般認為氣體分子間作用力為零。

（2）①氣體先等容變化至壓強為：，設溫度升高為T1，則有：，解得：，接著等壓膨脹至體積為，設溫度升高到T，則有：，解得：T=2T0

②整個過程對外做功：，根據熱力學第一定律得：，代入數據解得：