Question

【題目】（10分）如圖所示，一圓柱形氣缸豎直放置，氣缸正中間有擋板，位于氣缸口的活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體�；钊�的質(zhì)量為m，橫截面積為S。開始時(shí)，活塞與氣缸底部相距L，測(cè)得氣體的溫度為T0�，F(xiàn)緩慢降溫，讓活塞緩慢下降，直到恰好與擋板接觸但不擠壓。然后在活塞上放一重物P，對(duì)氣體緩慢升溫，讓氣體的溫度緩慢回升到T0，升溫過(guò)程中，活塞不動(dòng)。已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g，不計(jì)活塞與氣缸間摩擦。

（i）求活塞剛與擋板接觸時(shí)氣體的溫度和重物P的質(zhì)量的最小值。

（ii）整個(gè)過(guò)程中，氣體是吸熱還是放熱，吸收或放出熱量為多少？

Answer 1

【答案】（i） （ii）氣體向外放熱

【解析】（i）緩慢降溫過(guò)程是一個(gè)等壓過(guò)程

初態(tài)：溫度T0，體積V0=LS，末態(tài)：溫度T1，體積V1=

由蓋·呂薩克定律有，解得（3分）

升溫過(guò)程中，活塞不動(dòng)，是一個(gè)等容過(guò)程

初態(tài)：溫度，壓強(qiáng)，末態(tài)：溫度T2=T0，壓強(qiáng)

由查理定律有，解得（3分）

（ii）整個(gè)過(guò)程，理想氣體的溫度不變，內(nèi)能不變（1分）

降溫過(guò)程體積變小，外界對(duì)氣體做的功為（1分）

升溫過(guò)程，體積不變，氣體不對(duì)外界做功，外界也不對(duì)氣體做功（1分）

由熱力學(xué)第一定律，整個(gè)過(guò)程中，氣體放出熱量（1分）