Question

（2013?煙臺二模）如圖所示，用彈簧豎直懸掛一氣缸，使氣缸懸空靜止．已知活塞與氣缸間無摩擦，缸壁導(dǎo)熱性能良好．環(huán)境溫度為T，活塞與筒底間的距離為h，當(dāng)溫度升高△T時(shí)，活塞尚未到達(dá)氣缸頂部，求：
①活塞與筒底間的距離的變化量；
②此過程中氣體對外界

做正功

（填“做正功”、“做負(fù)功或“不做功”），氣體的內(nèi)能

增大

（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析：①由題，氣缸懸空靜止，溫度升高過程，封閉氣體發(fā)生等壓變化，根據(jù)蓋?呂薩克定律求解活塞與筒底間的距離的變化量；
②氣體膨脹，對外界做正功．一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只跟溫度有關(guān)，根據(jù)溫度的變化，分析內(nèi)能的變化．

解答：解：①由題，氣缸懸空靜止，溫度升高過程，封閉氣體發(fā)生等壓變化．
初態(tài)：V₁=hS，T₁=T
末態(tài)：V₂=（h+△h）S，T₂=T+△T
根據(jù)蓋?呂薩克定律得 

V1

T1

=

V2

T2

解得，△h=

△T

T

h
②由于氣體的體積增大，則此過程中氣體對外界做正功．氣體的溫度升高，根據(jù)一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只跟溫度有關(guān)可知，氣體的內(nèi)能增大．
答：①活塞與筒底間的距離的變化量是

△T

T

h；②做正功，增大．

點(diǎn)評：本題的關(guān)鍵確定出氣體發(fā)生了等壓變化，可根據(jù)力平衡知識研究封閉氣的壓強(qiáng)來理解．