问题标题:
【如图所示,为厚度和质量不计,横截面积为S=10cm2的绝热气缸倒扣在水平桌面上,气缸内有一绝热的“T”型活塞固定在桌面上,活塞与气缸封闭一定质量的理想气体,开始时,气体的温度为T0】
问题描述:

如图所示,为厚度和质量不计,横截面积为S=10cm2的绝热气缸倒扣在水平桌面上,气缸内有一绝热的“T”型活塞固定在桌面上,活塞与气缸封闭一定质量的理想气体,开始时,气体的温度为T0=300K,压强为P=0.5×105Pa,活塞与气缸底的距离为h=10cm,活塞与气缸可无摩擦滑动且不漏气,大气压强为P0=1.0×105Pa.求:

①此时桌面对气缸的作用力FN

②现通过电热丝给气体缓慢加热到T,此过程中气体吸收热量为Q=7J,内能增加了△U=5J,整过程活塞都在气缸内,求T的值.

万寿庆回答:
  ①对气缸受力分析,由平衡条件有:   FN+PS=P0S   解得:   FN=(P0-P)S=(1.0×105Pa-0.5×105Pa)×10×10-4m2=50N   ②设温度升高至T时活塞距离气缸底H,则气体对外界做功:   W=P0△V=P0S(H-h),   由热力学第一定律:   △U=Q-W,   解得:H=12cm.   气体温度从T0升高到T的过程,由理想气体状态方程,得:   PShT
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