Question

【題目】如圖所示，一個左端開口的圓柱形導熱氣缸固定在水平地面上，氣缸長為L=60cm，橫截面積為S=10cm。開始活塞在氣缸最左端，將一定質量的理想氣體封閉在氣缸內.現在對話塞施加水平向右的恒力F=50N，待整個系統穩定后，測得活塞與氣缸底部的距離變為l.已知外界大氣壓強始終為=1×105Pa，環境溫度為T0=27℃，不計活塞質量及其與氣缸之間的摩擦，取g=10m/s，求：

(1)此過程中被封閉氣體與外界交換的熱量；

(2)保持恒力不變，將氣缸放在溫度為87℃的封閉環境中，穩定后活塞與氣缸底部距離。

Answer 1

【答案】(1)Q=－30J (2) 0.48m

【解析】（1）氣體初狀態的壓強為，氣體末狀態的壓強為：；

封閉氣體發生等溫變化，根據玻意耳定律得：

外界對氣體做功，

氣體溫度，則內能不變，即，根據熱力學第一定律，

解得，即氣體放出-30J熱量；

（2）氣體發生等壓變化：

初態溫度：；末態溫度：

根據蓋呂薩克定律得：，代入數據可得；